DE19814680C2 - Gekühlte Gasturbinen-Laufschaufel - Google Patents

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft eine gekühlte Gasturbinen- Laufschaufel nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Stand der Technik

Derzeit werden Gasturbinen-Laufschaufeln derart gestaltet, daß sie durch Luft gekühlt werden, und es wird ein großes Volumen von Kühlluft verbraucht. Aus diesem Grund wird ein großes Volumen von Kühlluft in Laufschaufeln der Gasturbine zugeführt, was zu einem unvermeidlichen Ausfluß von viel Kühlluft führt, und ferner zu einer gewissen Verschlechterung der Leistung der Gasturbine. Nachfolgend wird beispielhaft ein Luftkühlungssystem für eine Gasturbine gemäß der herkömmlichen Technik beschrieben.

Fig. 3 ist eine Innenansicht einer beispielhaften, luftgekühlten Laufschaufel einer Gasturbine, und Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht im wesentlichen entlang der Linie B-B von Fig. 3. In diesen Zeichnungen bezeichnet Referenznummer 11 eine Laufschaufel insgesamt, und Referenznummer 12 bezeichnet den Wurzelabschnitt der Laufschaufel. In der Laufschaufel sind Luftdurchgänge 13A, 13B, 13C, 13D und 13E eingebaut, von denen die Luftdurchgänge 13A und 13E jeweils einen unabhängigen Kanal ausbilden. Ferner stehen Luftdurchgänge 13C und 13D in dem oberen Bereich der Laufschaufel in Verbindung miteinander, während Luftdurchgänge 13D und 13B in dem unteren Bereich derselben in Verbindung miteinander stehen, so daß ein serpentinenförmiger Kühlkanal ausgebildet wird. Es sind Verwirbelungseinrichtungen 14 schräg an der Innenwand eines jeden Luftdurchgangs 13A bis 13E eingebaut, so daß in der Luft, die in der Laufschaufel strömt, eine Turbulenz erzeugt wird, um die Wärmeübertragung zu verbessern.

Bei der Laufschaufel 11 mit der genannten Gestalt wird die Kühlluft 15-1 von einem Teil des Turbinenläufer-Kühlsystems, das in den Zeichnungen nicht gezeigt ist, eingeführt, und gelangt in den Luftdurchgang 13A in dem unteren Bereich des Wurzelbereichs 12 der Laufschaufel, wird von den Blasöffnungen an der hinteren Randkante ausgestrahlt, wobei die Kühlluft 15-1 nach oben strömt, wodurch, wie auch in Fig. 4 gezeigt ist, eine Schlitzkühlung 17 durchgeführt wird.

In ähnlicher Weise gelangt Kühlluft 15-2 von dem unteren Teil des Wurzelbereichs 12 der Laufschaufel in den Luftdurchgang 13C, gelangt von dem oberen Teil des Luftdurchgangs 13C in den Luftdurchgang 13D und gelangt dann von dem unteren Bereich des Luftdurchgangs 13D in den Luftdurchgang 13B. Die Kühlluft nimmt von jedem Kanal Wärme weg, so daß die Laufschaufel innenseitig gekühlt wird, strömt dann nach oben, und strömt schließlich von der Laufschaufel nach außen. Ferner wird bei dem Vorgang der Luftströmung durch diese Luftdurchgänge 13C, 13D und 13B die Luft, wie Fig. 4 zeigt, von den sich neigenden Blasöffnungen abgelassen, die an der Seite der Laufschaufel eingebaut sind, um eine Filmkühlung 18 durchzuführen.

In ähnlicher Weise gelangt ferner Kühlluft 15-3 von dem unteren Bereich des Wurzelbereichs 12 der Laufschaufel in den Luftdurchgang 13E, strahlt dann mit der Strömung der Kühlluft nach oben von den Blasöffnungen, die an dem vorderen Rand angeordnet sind, nach außen, um eine Duschkopf-Kühlung 16 auszuführen. Somit strömt, um die Laufschaufel 11 zu kühlen, ein großes Volumen von Luft in die Laufschaufel 11, und die Luft wird nach der Kühlung der Laufschaufel in den Verbrennungsgas-Durchgang außerhalb der Laufschaufel abgelassen.

Fig. 5 ist ein weiteres beispielhaftes Luftkühlungssystem einer Laufschaufel, wobei Fig. 5(a) eine Längsschnittansicht des luftgekühlten Laufschaufel-Systems zeigt, und Fig. 5(b) eine Querschnittsansicht entlang der Linie C-C von Fig. 5(a) zeigt. In diesen Figuren bezeichnet die Referenznummer 21 die Laufschaufel, die Referenznummer 22 den Wurzelbereich der Laufschaufel, Referenznummer 23 den inneren Hohlraum des Wurzelbereichs 22 der Laufschaufel, und Referenznummer 24 bezeichnet eine Rippe innerhalb des Hohlraums 23. Die Referenznummer 25 bezeichnet eine Anzahl von Vielöffnungen, die in einer Laufschaufel von dem Hohlraum 23 zu dem Deckband 27 an dem Ende der Laufschaufel durchgebohrt sind, so daß sie entlang des mittleren Teils der Laufschaufel, wie gezeigt in Fig. 5(b), angeordnet sind.

In der Laufschaufel 21 mit einem derartigen, wie oben beschriebenen Aufbau strömt Kühlluft 26, die von dem unteren Bereich des Wurzelbereichs 22 der Laufschaufel zugeführt wird, in den Hohlraum 23, ähnlich wie diejenige in dem Beispiel von Fig. 3, und tritt durch die Vielöffnungen 25, während die gesamte Laufschaufel gekühlt wird. Nach dem Kühlen der Laufschaufel wird die Kühlluft 26 von dem Ende der Laufschaufel oder dem Deckband 27 abgelassen. Bei diesem Beispiel wird ähnlich wie bei der vorangehend beschriebenen Anordnung ein großes Luftvolumen verbraucht und in den äußeren Verbrennungsgas-Durchgang abgelassen.

Wie oben beschrieben, strömt bei der Gasturbinen-Laufschaufel gemäß dem Stand der Technik ein großes Volumen von Kühlluft stets durch die Laufschaufel, um diese zu kühlen, so daß erhebliche Energie für den Kompressor und die Kühleinrichtung verbraucht wird, um Hochdruckluft zu erzeugen. Dies verschlechtert die Gesamtleistung der Gasturbine.

Darüber hinaus wurde kürzlich ein Konzept eines Turbinensystems mit einem Hybridzyklus realisiert, das der Verbesserung der Wirksamkeit bei der Energieerzeugung durch Kombination von Gas- und Dampfturbinen dient. In diesem Hybridsystem wird anstelle der Kühlluft der durch die Dampfturbine erzeugte Dampf teilweise abgezogen und zum Zweck der Kühlung in die Laufschaufeln der Gasturbine geführt. Dieses Dampf-Kühlsystem für eine Laufschaufel einer Gasturbine wurde bislang nicht in die Praxis umgesetzt.

Eine Laufschaufel nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der DE 28 23 496 A1 bekannt und weist eine Dampfzuführung sowie eine Dampfabführung und einen sich schlängelnden Kühldurchgang auf. Die Kühleigenschaften dieser bekannten Laufschaufel sind jedoch ebenfalls verbesserungsfähig.

Aus der EP 0 340 149 A1 ist eine luftgekühlte Laufschaufel bekannt, bei der Luft ebenfalls durch einen serpentinenförmigen Kühldurchgang geführt wird.

Die US 5,536,143 beschreibt eine dampfgekühlte Turbinenlaufschaufel, bei der in den endseitigen Eckbereichen von Trennwänden zwischen einzelnen Abschnitten eines serpentinenförmigen Kühldurchgangs Öffnungen vorhanden sein können, um die betroffenen Endbereiche im Hinblick auf die thermischen Belastungen zu entlasten. Die Ausgestaltung kann jedoch nicht wirksam eine Vergleichmäßigung der Kühlwirkung erreichen.

Dies gilt in gleicher Weise für die Laufschaufel gemäß der US 5,403,157, bei der benachbarte Abschnitte eines serpentinenförmigen Kühldurchgangs in der Nähe derjenigen Bereiche, in denen sie ohnehin miteinander verbunden sind, durch Bypassöffnungen verbunden sind. Mit anderen Worten besteht zwischen dem Dampf, der durch den regulären Verlauf des Kühlkanals strömt, und dem Dampf, der durch die Bypassöffnungen strömt, kein signifikanter Temperaturunterschied.

Darstellung der Erfindung

Demzufolge liegt die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Dampfkühlsystem für eine gekühlte Laufschaufel einer Gasturbine zur Verbesserung der Leistung der Gasturbine zu schaffen, mittels dessen eine über die Breite der Laufschaufel möglichst gleichmäßige Kühlwirkung gewährleistet wird.

Dies führt allgemein dazu, daß eine Kühlgestaltung verwendet wird, die für Dampfkühlung geeignet ist, was sogar eine Dampfkühlung der Laufschaufel von dem Bereich des vorderen Randes zu dem Bereich des hinteren Randes gestattet, und eine wirkungsvolle Sammlung und Verwendung des Dampfes nach der Kühlung erlaubt.

Zu diesem Zweck sorgt die vorliegende Erfindung ferner für die folgenden Maßnahmen zur Lösung der vorangehend beschriebenen Probleme.

In der dampfgekühlten Laufschaufel für Gasturbinen wird Dampf von einem Ende des Wurzel- oder Einsetzbereichs der Laufschaufel zugeführt und durch die sich schlängelnden oder serpentinenförmigen Kühldurchgänge geführt, die innerhalb der Laufschaufel von der Basis zu dem Ende der Laufschaufel angeordnet sind, so daß der Dampf zurückgewonnen wird. Dieser Dampf wird dann nach dem Kühlen der Laufschaufel der Gasturbine von dem anderen Ende des Wurzelbereichs der Laufschaufel abgelassen, und wird dann zurückgewonnen. In wenigstens einer von Trennwänden, die zwischen benachbarten Kühldurchgängen eingebaut sind, ist eine Dampf-Umleitung oder ein -Bypass angeordnet.

Die gekühlte Laufschaufel einer Gasturbine gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet Dampf anstelle der herkömmlichen Luft. Der Dampf wird teilweise von dem Dampf abgezogen, der durch eine Dampfturbine erzeugt wird, zu der Laufschaufel der Gasturbine zugeführt, nach dem Kühlen der Laufschaufel gesammelt, und dann zu der Dampfzuführseite der Dampfturbine für die erneute Verwendung zurückgeführt. Der Dampf strömt von einem Ende des Wurzelbereichs der Laufschaufel zu den serpentinenförmigen Kühlkanälen der Laufschaufel, und nach dem Kühlen der Laufschaufel wird der Dampf zu dem anderen Ende des Wurzelbereichs der Laufschaufel derart abgelassen, daß der Dampf gesammelt werden kann.

Da Umleitungen oder Bypässe für Dampf in der Nähe oder an der Basis von Trennwänden vorgesehen sind, die zwischen benachbarten Abschnitten des Kühldurchgangs eingebaut sind, wird, wenn ein Teil des kalten Dampfes, der unmittelbar vor der Umleitung zugeführt wird, in den stromabwärts nächsten Kühldurchgang zugeführt wird, der kalte Dampf, der teilweise in den nächsten Kühldurchgang umgeleitet wurde, mit dem heißen Dampf vermischt, der erwärmt wurde, während er von dem Endabschnitt der Laufschaufel ausgehend durch den Durchgang strömte. Diese Vermischung erniedrigt dadurch die Temperatur des stromabwärtigen Heißdampfes zu einem bestimmten Ausmaß. Im Ergebnis können Unterschiede in der Dampftemperatur zwischen stromaufwärtigen und stromabwärtigen Stellen in den Durchgängen verringert werden, und somit kann der Kühlzustand über die gesamte Laufschaufel ausgeglichen werden.

Die vorliegende Erfindung sorgt für eine gekühlte Laufschaufel einer Gasturbine, bei der Dampf von einem Ende des Wurzelbereichs der Laufschaufel ausgehend durch die Laufschaufel zugeführt wird, in die serpentinenförmigen Kühldurchgänge geführt wird, die über den Bereich von der Basis zu Endbereichen in der Laufschaufel angeordnet sind, und dann von dem anderen Ende des Wurzelbereichs der Laufschaufel abgelassen wird, so daß der Dampf gesammelt wird. Eine Dampf-Umleitung ist in wenigstens einer der Trennwände eingebaut, die zwischen benachbarten Kühldurchgängen an der Seite des Grundbereichs angeordnet ist. Durch die vorliegende Erfindung können die folgenden Wirkungen erwartet werden:

• 1. Die Anpassung von Dampfkühlung in einer Gasturbine kann die Verwendung von Kühlluft eliminieren, kann die physischen Ausmaße des Kompressors und der Kühleinrichtung verkleinern, und erlaubt ferner die Sammlung des Dampfes nach dem Kühlen. Die Gesamtleistung der Gasturbine kann verbessert werden.
• 2. Der Einbau einer Umleitung für Dampf kann den Ausgleich der Dampftemperatur an jedem Kühldurchgang unterstützen, und kann den Kühlzustand über die gesamte Laufschaufel von dem hinteren Rand zu dem vorderen Rand der Laufschaufel ausgleichen. Ferner ermöglicht der Einbau von Umleitungsöffnungen in der Laufschaufel die Befestigung des Kerns beim Vorgang des Laufschaufel- Gießens, so daß der Kern davor geschützt werden kann, daß er von seiner normalen Position versetzt wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine innere Querschnittsansicht einer gekühlten Laufschaufel einer Gasturbine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A von Fig. 1.

Fig. 3 ist eine innere Querschnittsansicht einer herkömmlichen gekühlten Laufschaufel einer Gasturbine.

Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie B-B von Fig. 3.

Fig. 5 zeigt eine gekühlte Laufschaufel, die bei einem anderen Verfahren einer herkömmlichen Gasturbine verwendet wird, wobei Fig. 5(a) eine innere Querschnittsansicht der gekühlten Laufschaufel, und Fig. 5(b) eine Querschnittsansicht entlang der Linie C-C von Fig. 5(a) ist.

Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung

Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Fig. 1 ist eine innere Querschnittsansicht der gekühlten Laufschaufel einer Gasturbine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A von Fig. 1.

In Fig. 1 bezeichnet die Referenznummer 1 eine Laufschaufel als solche, und die Referenznummer 2 den Wurzelbereich der Laufschaufel. Die Referenznummern 3A, 3B, 3C, 3D, 3E und 3F bezeichnen Dampfdurchgänge in der Laufschaufel, und der erste Dampfdurchgang 3A steht in dem oberen Teil der Laufschaufel in Verbindung mit dem zweiten Dampfdurchgang 3B. Ferner steht der zweite Dampfdurchgang 3B in dem unteren Bereich der Laufschaufel in Verbindung mit dem dritten Dampfdurchgang 3C, der dritte Dampfdurchgang 3C steht in dem oberen Teil der Laufschaufel in Verbindung mit dem vierten Dampfdurchgang 3D, und der vierte Dampfdurchgang 3D steht in dem unteren Teil der Laufschaufel in Verbindung mit dem fünften Dampfdurchgang 3E, und der fünfte Dampfdurchgang 3E steht in dem oberen Teil der Laufschaufel in Verbindung mit dem sechsten Dampfdurchgang. Demzufolge bilden die Dampfdurchgänge 3A bis 3F zusammen serpentinenförmige Kühlkanäle.

In dem Grundabschnitt in der Laufschaufel sind Hohlräume 4a und 4b eingebaut, und diese Hohlräume 4a und 4b sind voneinander durch eine Trennwand 31 getrennt. Der Hohlraum 4a steht in Verbindung mit einem Dampfeinlaß 5 und dem ersten Dampfdurchgang 3A, und der Hohlraum 4b steht in Verbindung mit dem sechsten Dampfdurchgang 3F und dem Dampfauslaß 6.

Eine Umleitung 7a tritt durch die Trennwand 31a zwischen dem ersten Dampfdurchgang 3A und dem zweiten Dampfdurchgang 3B, wodurch eine Verbindung zwischen diesem ersten und diesem zweiten Dampfdurchgang 3a und 3b gestattet wird. In ähnlicher Weise ist eine Umleitung 7b in der Trennwand 31b zwischen dem dritten Dampfdurchgang 3C und dem vierten Dampfdurchgang 3D eingebaut, wodurch eine Verbindung zwischen diesem dritten und diesem vierten Dampfdurchgang 3C und 3D gestattet wird. Ferner ist eine Umleitung 7c in der Trennwand 31c zwischen dem fünften Dampfdurchgang 3E und dem sechsten Dampfdurchgang 3F eingebaut, wodurch gestattet wird, daß Dampf an diesem fünften und sechsten Dampfdurchgang 3E und 3F vorbeitritt oder umgeleitet wird.

Diese Umleitungen 7a, 7b und 7c sind in der Nähe oder an der Basis der Laufschaufel angeordnet. Wenn Dampf an der oberen Seite eines jeden Dampfdurchgangs 3A bis 3F nach oben strömt, kühlt er den Durchgang, absorbiert Wärme von dem Durchgang und kehrt zu dem nächsten Dampfdurchgang zurück. Der aufgewärmte Dampf nimmt kühlen Dampf von dem vorangehenden Dampfdurchgang durch die Umleitungen 7a, 7b unmittelbar in sich auf. Durch diese Maßnahme wird die Dampftemperatur durch die gesamte Anordnung ausgeglichen, und eine gleichmäßigere Kühlung wird über die gesamte Laufschaufel von dem vorderen zu dem hinteren Rand möglich.

Ferner liegt ein weiterer Vorteil der Anordnung dieser Umleitungen 7a, 7b und 7c in der Trennwand darin, daß sie für ein Präzisionsgießen der Laufschaufel 1 hilfreich sein können. Mit anderen Worten kann durch die Anwesenheit dieser Umleitungen 7a, 7b und 7c der Gießkern befestigt werden, um eine Versetzung des Kerns zu verhindern, die möglicherweise durch Wärme während des Gießvorgangs erzeugt werden kann, und Fehler bei den Stellen der Dampfdurchgänge 3A bis 3F und der Hohlräume 4a und 4b erzeugen kann, ebenso wie Veränderungen bei der Gießdicke usw. zum Zeitpunkt der Herstellung.

Zusätzlich ist zu erkennen, daß, obwohl die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform ein Beispiel einer Laufschaufel ist, bei der die Umleitungen 7a, 7b und 7c an drei unterschiedlichen Stellen angeordnet sind, diese Umleitungen nicht notwendigerweise in sämtlichen Dampfdurchgängen eingebaut sein müssen, was davon, welche Bestimmungen für die Form der Laufschaufel vorgesehen sind, von der Zahl der Dampfdurchgänge, dem Verlauf der Dampfdurchgänge usw., abhängt, beispielsweise kann die Umleitung gemäß der besonderen Ausgestaltung der Durchgänge, den Gießbedingungen usw., je nach Anforderung, in einer, zwei oder mehr Stellen eingebaut sein.

Eine Verstärkungsrippe 8 ist, wie in Fig. 2 gezeigt ist, derart eingebaut, daß der mittlere Bereich des ersten Dampfdurchgangs 3A geteilt wird. Diese Rippe 8 verstärkt einen vergleichsweise langen und dünnen Dampfdurchgang in dem hinteren Rand, um Belastung, die auf den hinteren Rand wirkt, zu mildern. Beispielsweise wird im Fall eines mit Dampfkühlung kombinierten Zyklussystems, das aus einer Kombination von Gas- und Dampfturbinen besteht, bei denen Dampf von der Dampfturbine teilweise abgezogen und in die Laufschaufeln der Gasturbine geführt wird, wenn Dampf mit einem Druck von etwa 40 kg/cm² in die Laufschaufel geführt wird, der Dampfdruck in dem Verbrennungsgasdurchgang außerhalb der Laufschaufel etwa zu 15 kg/cm². Da dieser Druckunterschied bewirkt, daß sich die Laufschaufel ausdehnt und Belastung in dem besonders dünnen und langen hinteren Rand erzeugt, ist es erforderlich, die beschriebene Verstärkungsrippe 8 zur Entlastung dieser Belastung zu verwenden. Verwirbelungseinrichtungen oder geradlinige Vorsprünge 9 sind an den Wänden des Dampfdurchgangs eingebaut, um Turbulenz in dem Dampf zu erzeugen, der in die Laufschaufel kommt, und die Wärmeübertragung zu verbessern. Die Verwirbelungseinrichtungen können schräg zur Richtung der Dampfströmung angeordnet sein.

In der oben beschriebenen gekühlten Laufschaufel einer Gasturbine wird von dem Dampfeinlaß 5 in dem unteren Teil des Wurzelbereichs 2 der Laufschaufel beispielsweise Dampf 10 mit einer Temperatur um 375°C in die Laufschaufel geleitet, der Dampf 10 füllt dann zunächst den Hohlraum 4a und strömt in den ersten Dampfdurchgang 3A. In dem ersten Dampfdurchgang 3A tritt der Dampf durch die beiden Durchgänge, die durch die Verstärkungsrippe 8 geteilt sind, strömt zu dem Endbereich, während diese Durchgänge gekühlt werden, und strömt in den nächsten Dampfdurchgang 3B.

Ein Teil des kalten Dampfes, der von dem erwähnten Hohlraum 4a in den ersten Dampfdurchgang 3A gelangt, tritt durch die Umleitung 7a, die in dem Grundabschnitt der Einlaßseite eingebaut ist, gelangt direkt in den nächsten, zweiten Dampfdurchgang 3B, wird mit dem erwärmten Dampf vermischt, während er an dem ersten und zweiten Durchgang vorbeitritt und von dem Endbereich des zweiten Dampfdurchgangs 3B strömt, und dann strömt der durch den umgeleiteten Dampf gekühlte Dampf in den nächsten, dritten Dampfdurchgang 3C.

In dem dritten Dampfdurchgang 3C strömt der Dampf in ähnlicher Weise in den Endbereich und gelangt über die Umleitung 7b teilweise in den vierten Dampfdurchgang 3D, und in dem vierten Dampfdurchgang 3D werden der heiße Dampf, der von dem Endbereich zurück geströmt ist, während er Wärme absorbiert, und der kalte Dampf, der von der Umleitung 7b kommt, miteinander in dem Grundbereich vermischt, um den heißen Dampf zu einem gewissen Ausmaß zu kühlen, und dann strömt dieser gemischte Dampf in den fünften Dampfdurchgang 3E.

In dem fünften Dampfdurchgang 3E strömt der Dampf, der von dem Grundabschnitt in ähnlicher Weise in den fünften Dampfdurchgang 3E geströmt ist, zu dem Endbereich und gelangt über die Umleitung 7c teilweise in den nächsten, sechsten Dampfdurchgang 3F, wo der über die Umleitung 7c eingeströmte Dampf mit dem heißen Dampf vermischt wird, der von dem Endbereich erwärmt wurde und von diesem eingeströmt ist, so daß der heiße Dampf zu einem gewissen Ausmaß gekühlt wird, und dann strömt der Dampf nach außen zu dem Hohlraum 4b, kühlt den Hohlraum 4b und wird dann von dem Dampfauslaß 6 abgelassen, wo er in die Dampf-Zuführquelle gesammelt wird.

Zusätzlich sind bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform die Verwirbelungseinrichtungen 9 entlang des sechsten Dampfdurchgangs in dem vorderen Randbereich mit einer hohen Wärmebelastung installiert, und an der Oberfläche des vierten Dampfdurchgangs 3D, die unmittelbar zu äußerem, mit einer hohen Temperatur versehenen Verbrennungsgas ausgesetzt ist, eingebaut, um Turbulenzen zu beschleunigen und die Wärmeabsorption zu verbessern.

Wie vorangehend beschrieben, wird Dampf 10 mit einer Temperatur von etwa 375°C in die Laufschaufel 1 von dem Dampfeinlaß 5 zugeführt, in die Laufschaufel eingeführt und ebenso in die Hohlräume 4a und 4b, ferner durch die Dampfdurchgänge 3A bis 3F und durch die Umleitungen 7a, 7b und 7c, um Wärme von der Laufschaufel 1, die durch externe Verbrennungsgase mit hoher Temperatur auf etwa 1000°C erwärmt ist, zu absorbieren und den heißen Dampf gleichmäßig auf weniger als 375°C zu kühlen. Der gekühlte Dampf wird dann abgelassen und in der Dampfzuführquelle gesammelt. Bei diesem Vorgang werden die Laufschaufeln durch Dampf ohne die Verwendung von Luft gekühlt, und der verwendete Dampf 10 wird gesammelt, was ermöglicht, den Kompressor und die Kühleinrichtung kleiner auszubilden, und die Leistung der Gasturbine zu erhöhen.

Ferner kann, weil die Öffnungen der Umleitungen 7a, 7b und 7c den Kern davor schützen, daß dieser versetzt wird, wenn die Laufschaufel gegossen wird, die Laufschaufel mit einer höheren Genauigkeit hergestellt werden, und die Dampftemperatur in einem jeden Dampfdurchgang in der Laufschaufel kann durch diese Umleitungen über den Bereich von dem vorderen Rand zu der Seite des hinteren Randes ausgeglichen werden, wodurch eine gleichmäßige Kühlung der gesamten Laufschaufel zugelassen wird.

Ferner wird, da Kühldampf 10 von dem Dampfeinlaß 5 in die Laufschaufel zugeführt wird, und von dem Dampfauslaß 6 gesammelt wird, der Dampf 10 auf eine hohe Temperatur aufgewärmt und zu der Dampfzuführquelle zurückgeführt, und damit wirkungsvoll in den Kreislauf zurückgeführt. Das Dampfkühlsystem gemäß der vorliegenden Erfindung ist für die Leistung verglichen mit dem herkömmlichen Kühlluft-System vorteilhaft, bei dem die Luft, nachdem die Gasturbine gekühlt wurde, zu dem Verbrennungsgas-Durchgang abgelassen wird.

Claims (2)

1. Gekühlte Gasturbinen-Laufschaufel (1), mit einem Schaufelkörper, einem Wurzelbereich (2) der Laufschaufel (1) mit zwei Bereichen, einem sich schlängelnden Kühldurchgang, der in dem Schaufelkörper von einem Bereich (4a) des Wurzelbereichs (2) der Laufschaufel ausgehend angeordnet ist, so daß Dampf (10) durch den sich schlängelnden Kühldurchgang von einem Basisbereich zu einem Endbereich des Schaufelkörpers und zurück führbar ist, und von dem anderen Bereich (4b) des Wurzelbereichs (2) ablaßbar ist, so daß der Dampf gesammelt wird, und wobei der sich schlängelnde Kühldurchgang durch Trennwände (31) gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Umleitung (7) für Dampf, die benachbarte Abschnitte des Kühldurchgangs in der Nähe des Basisbereichs verbindet, in wenigstens einer der Trennwände (31) angeordnet ist, die eine Verbindung benachbarter Abschnitte des Kühldurchgangs in der Nähe des Endbereichs beläßt.

2. Gekühlte Gasturbinen-Laufschaufel nach Anspruch 1, wobei der Kühldurchgang an der Seite eines hinteren Randes der Laufschaufel mit einer Verstärkungsrippe (8) zum Teilen des Kühldurchgangs in zwei oder mehr Durchgänge ausgestattet ist.