DE69515502T2

DE69515502T2 - Gasturbinenschaufel mit einer gekühlten plattform

Info

Publication number: DE69515502T2
Application number: DE69515502T
Authority: DE
Inventors: T. Kennedy; E. North
Original assignee: Siemens Westinghouse Power Corp
Current assignee: Siemens Energy Inc
Priority date: 1994-11-10
Filing date: 1995-10-13
Publication date: 2000-08-03
Anticipated expiration: 2015-10-14
Also published as: ES2144147T3; EP0875665A2; WO1996015357A1; EP0791127B1; US5609466A; EP0875665A3; DE69515502D1; EP0791127A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine stationäre Schaufel, die für die Verwendung in dem Turbinenabschnitt einer Gasturbine bestimmt ist. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf die Kühlung des Bereichs des inneren Deckbandes einer stationären Gasturbinenschaufel.
Bei einer Gasturbine wird eine Vielzahl von stationären Schaufeln verwendet, die in einem Turbinenabschnitt in Reihen über den Umfang angeordnet sind. Jede stationäre Schaufel besteht aus einem zwischen dem inneren und dem äußeren Deckband gebildeten Flügelabschnitt (Schaufelblattabschnitt). Da solche stationären Schaufeln dem aus dem Verbrennungsabschnitt ausströmenden, heißen Gas ausgesetzt werden, ist die Kühlung dieser stationären Schaufeln von größter Wichtigkeit. Gewöhnlich erfolgt die Kühlung dadurch, daß Kühlluft durch innerhalb des Schaufelflügels gebildete, radial orientierte Durchgänge, wie einen vorderen und einen hinteren Durchgang, strömt.
Ein Teil der durch den hinteren Flügeldurchgang strömenden Kühlluft strömt gewöhnlich über in dem hinteren Rand des Flügels vorgesehene Kühlluftlöcher aus. Ein weiterer Teil der durch den hinteren Durchgang strömenden Kühlluft, sowie die durch den vorderen Flügeldurchgang strömende Kühlluft strömen gewöhnlich über das innere Deckband aus der Schaufel aus und dringen in einen zwischen benachbarten Reihen von Rotorscheiben gelegenen Hohlraum ein. Die Kühlluft in dem Hohlraum dient zum Kühlen der Flächen der Scheiben.
Bisher wurde ein Teil der Kühlluft aus dem Hohlraum zwischen den Scheiben manchmal zum Kühlen des inneren Deckbandes verwendet, wozu man die Kühlluft gegen die Deckbandoberfläche prallen ließ, oder die Kühlluft durch Durchgänge in dem Körper des Deckbandes strömen ließ. Unglücklicherweise wurde bei herkömmlichen Konstruktionen kein optimaler Gebrauch von dieser Kühlluft gemacht. Obwohl diese Kühlluft eventuell in das durch den Turbinenabschnitt strömende, heiße Gas eindringt, wird wenig Nutzleistung aus der Kühlluft erhalten, da sie keiner Erhitzung in dem Verbrennungsabschnitt unterworfen wurde. Um einen hohen Wirkungsgrad zu erreichen, ist es daher entscheidend, daß die Kühlluft wirksam verwendet wird, so daß die Menge der verwendeten Kühlluft minimiert wird.
In FR-A-2198054 wird eine Gasturbine beschrieben, die eine darin gebildete Kammer hat, und einen ersten Durchgang hat, der in Strömungsverbindung mit der Kammer steht. Die Kammer erhält mindestens einen Teil der über den ersten Durchgang erhaltenen Kühlluft. Zusätzlich gibt es eine Vielzahl von zweiten Durchgängen, die in Strömungsverbindung mit der Kammer stehen, so daß die zweiten Durchgänge mindestens einen Teil der in die Kammer eingeströmten Kühlluft erhalten. Außerdem hat ein Deckbandbereich einen darin gebildeten, ersten Durchgang, der in Strömungsverbindung mit einem Hohlraum und einer Anordnung von Nadelrippen steht.
In GB-A-2104965 ist ein Deckband für eine stationäre Schaufel wiedergegeben, das die obigen Merkmale hat, und außerdem eine erste Oberfläche hat, die der Strömung von heißem, komprimiertem Gas ausgesetzt ist, und eine zweite Oberfläche hat, die gegenüber der ersten Oberfläche angeordnet ist. Außerdem gibt es eine Kammer, und ein Ausgang des ersten Durchgangs ist mit der Kammer verbunden, und der Eingang des zweiten Durchgangs ist auch mit der Kammer verbunden.
Es ist daher wünschenswert, eine Konstruktion vorzuschlagen, um das innere Deckband einer stationären Gasturbinenschaufel wirksam zu kühlen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Demgemäß ist es das allgemeine Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Konstruktion vorzuschlagen, um das innere Deckband einer stationären Gasturbinenschaufel wirksam zu kühlen.
Dieses Ziel, sowie weitere Ziele der vorliegenden Erfindung werden, kurz gesagt, bei einer Gasturbine erreicht, aufweisend (i) einen Kompressor, um komprimierte Luft zu erzeugen, (ii) einen Combustor, um mindestens einen Teil der komprimierten Luft zu erhitzen, wodurch ein heißes, komprimiertes Gas erzeugt wird, und (iii) eine Turbine, um das heiße, komprimierte Gas zu expandieren, so daß Wellenleistung erzeugt wird. Die Turbine hat eine darin angeordnete, stationäre Schaufel, die dem heißen, komprimierten Gas ausgesetzt wird, und einen Hohlraum, der in Strömungsverbindung mit dem Kompressor steht, wodurch der Hohlraum einen Kühlluftstrom erhält, der von einem Teil der komprimierten Luft gebildet wird. Die stationäre Schaufel hat einen Flügelbereich und einen Deckbandbereich, die neben dem Hohlraum angeordnet sind. Der Deckbandbereich hat einen ersten Durchgang, der in Strömungsverbindung mit dem Hohlraum steht, wodurch der erste Durchgang einen Teil der Kühlluft erhält. In dem ersten Durchgang ist eine Anordnung von Nadelrippen vorgesehen.
Gemäß der Erfindung weist das Deckband weiterhin die Merkmale a), b) und c) des Patentanspruchs 1 auf.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die Fig. 1 ist ein teilweise schematischer Längsschnitt einer Gasturbine, die die stationäre Schaufel der vorliegenden Erfindung enthält.
Die Fig. 2 ist eine Ansicht der Unterseite - das heißt, radial nach außen betrachtet - des Bereich des inneren Deckbandes der in der Fig. 1 wiedergegebenen stationären Schaufel der Reihe 2.
Die Fig. 3 ist ein Querschnitt gemäß der in der Fig. 2 wiedergegebenen Schnittlinie III-III, der eine detaillierte Ansicht des in der Nähe der stationären Schaufel der Reihe 2 gelegenen Bereichs der Fig. 1 wiedergibt.
Die Fig. 4 ist ein Querschnitt gemäß der in der Fig. 2 wiedergegebenen Schnittlinie IV-IV, der den Eingang des Nadelrippendurchgangs wiedergibt.
Die Fig. 5 ist ein Querschnitt gemäß der in der Fig. 2 wiedergegebenen Schnittlinie V-V, der die Aufprallkammer und das Kühlloch bei dem hinteren Rand des inneren Deckbandes wiedergibt.
Die Fig. 6 ist ein Querschnitt gemäß der in der Fig. 2 wiedergegebenen Schnittlinie VI-VI, der beide Aufprallkammern wiedergibt.
Die Fig. 7 ist ein Querschnitt gemäß der in der Fig. 2 wiedergegebenen Schnittlinie VII-VII, der den Eingang und den Ausgang des Nadelrippendurchgangs wiedergibt.
Die Fig. 8 ist ein Querschnitt gemäß der in der Fig. 2 wiedergegebenen Schnittlinie VIII-VIII, der das Kühlluftloch in der Seitenschiene des inneren Deckbandes wiedergibt.
Dabei ist anzumerken, daß die bei der Fig. 2 gemachten Querschnitte die Schaufel gegenüber der normalen Betrachtungsweise auf dem Kopf stehend wiedergeben. Um das Verständnis zu erleichtern, müssen daher die Fig. 3-8 so gedreht werden, daß die Schaufel in ihrer normalen aufrechten Position orientiert ist.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

In den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird, ist in der Fig. 1 ein Längsschnitt durch einen Bereich einer Gasturbine wiedergegeben. Die hauptsächlichen Komponenten der Gasturbine sind ein Kompressorabschnitt 1, ein Verbrennungsabschnitt 2, und ein Turbinenabschnitt 3. Wie zu sehen ist, ist ein Rotor 4 zentral angeordnet, wobei sich dieser Rotor über die drei Abschnitte erstreckt. Der Kompressorabschnitt 1 besteht aus den Zylindern 7 und 8, die abwechselnde Reihen von stationären Schaufeln 12 und rotierenden Schaufeln 13 umschließen. Die stationären Schaufeln 12 sind an dem Zylinder 8 befestigt, und die rotierenden Schaufeln 13 sind an Scheiben befestigt, die an dem Rotor 4 angebracht sind.
Der Verbrennungsabschnitt 2 besteht aus einem ungefähr zylindrischen Mantel 9, der zusammen mit dem hinteren Ende des Zylinders 8 und einem Gehäuse 6, das einen Bereich des Rotors 4 umgibt, eine Kammer 14 bildet. In der Kammer 14 ist eine Vielzahl von Combustoren 15 und Röhren 16 enthalten. Die Röhren 16 verbinden die Combustoren 15 mit dem Turbinenabschnitt 3. Der Kraftstoff 35, der in flüssiger oder gasförmiger Form - wie Destillatöl oder Erdgas - vorliegen kann, dringt in jeden Combustor 15 über eine Kraftstoffdüse 34 ein und wird darin verbrannt, wobei ein heißes, komprimiertes Gas 30 gebildet wird.
Der Turbinenbereich 3 besteht aus einem äußeren Zylinder 10, der einen inneren Zylinder 11 umschließt. Der innere Zylinder 11 umschließt Reihen von stationären Schaufeln und Reihen von rotierenden Schaufeln, die über den Umfang um die Mittellinie des Rotors 4 herum angeordnet sind. Die stationären Schaufeln sind an dem inneren Zylinder 11 befestigt, und die rotierenden Schaufeln sind an Scheiben befestigt, die einen Bereich des Turbinenabschnitts des Rotors 4 bilden.
Beim Betrieb saugt der Kompressorabschnitt 1 Umgebungsluft ein und komprimiert sie. Ein Teil der Luft, die in den Kompressor eindringt, wird nach teilweiser Kompression entnommen, und verwendet, um die stationären Schaufeln der Reihen 2-4 innerhalb des Turbinenabschnitts 3 zu kühlen, wie unten ausführlicher erörtert wird. Der Rest der komprimierten Luft 20 strömt aus dem Kompressorabschnitt 1 aus und dringt in die Kammer 14 ein. Ein Teil der komprimierten Luft 20 wird aus der Kammer 14 entnommen, und verwendet, um die erste Reihe von stationären Schaufeln, sowie den Rotor 4 und die an dem Rotor angebrachten, rotierenden Schaufeln zu kühlen. Der Rest der komprimierten Luft 20 in der Kammer 14 wird auf die einzelnen Combustoren 15 verteilt.
In den Combustoren 15 wird der Kraftstoff 35 mit der komprimierten Luft gemischt und verbrannt, wodurch das heiße, komprimierte Gas 30 gebildet wird. Das heiße, komprimierte Gas 30 strömt durch die Röhren 16 und dann durch die Reihen von stationären Schaufeln und rotierenden Schaufeln in dem Turbinenabschnitt 3, wo das Gas expandiert und Leistung erzeugt, die den Rotor 4 antreibt. Das expandierte Gas 31 strömt dann aus der Turbine 3 aus.
Die vorliegende Erfindung hat die Kühlung der stationären Schaufeln zum Ziel, und wird nun unter Bezugnahme auf die zweite Reihe von stationären Schaufeln 17 ausführlich erörtert. Wie in der Fig. 1 gezeigt ist, wird ein Teil 19 der durch den Kompressor 1 strömenden Luft aus einem Zwischenstufen-Entnahmeverteiler 21 über ein Rohr 32 entnommen und nach dem Turbinenabschnitt 3 geleitet. In dem Turbinenabschnitt 3 dringt die Kühlluft 19 in einen zwischen dem inneren Zylinder 11 und dem äußeren Zylinder 10 gebildeten Verteiler 22 ein. Von dem Verteiler 22 strömt die Kühlluft 19 in die stationären Schaufeln 17 der zweiten Reihe ein.
Wie in der Fig. 3 gezeigt ist, besteht die stationäre Schaufel 17 aus einem Flügelbereich 25, der zwischen dem inneren und äußeren Deckband 26 bzw. 27 angeordnet ist. Auf dem äußeren Deckband 27 gebildete Tragschienen 36 und 37 werden verwendet, um die Schaufel 17 an dem inneren Zylinder 11 der Turbine anzubringen. Wie in der Fig. 6 gezeigt ist, hat der Flügelbereich 25 der stationären Schaufel 17 eine im allgemeinen konkave Wand 51, die die Druckoberfläche 23 des Flügels bildet, und eine im allgemeinen konvexe Wand 52, die die Saugoberfläche 24 des Flügels bildet. Bei ihrem stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Enden bilden die Wände 51 und 52 den vorderen und hinteren Rand 28 bzw. 29 des Flügels 25. Der Flügel 25 ist im wesentlichen hohl, und eine Rippe 40 teilt das Innere in einen vorderen und hinteren Durchgang 42 bzw. 44.
Rohrförmige Elemente 46 und 47 - als "Einsätze" bezeichnet - sind an dem äußeren Deckband 27 angebracht und erstrecken sich in den vorderen und hinteren Hohlraum 42 bzw. 44. In den Einsätzen 46 und 47 ist eine gewisse Anzahl von kleinen Kühlluftlöchern 70 und 71 gebildet. Die Kühlluftlöcher 70 und 71 dienen dazu, Kühlluft auf die Flügelwände 51 und 52 aufprallen zu lassen, und Teile 19' und 19" der Kühlluft um den vorderen und hinteren Durchgang 42 bzw. 44 herum zu verteilen.
Die konkave und die konvexe Wand 51 bzw. 52 bilden in dem Gebiet des hinteren Randes 29 des Flügels 25 einen Kühlluftdurchgang 38 zwischen sich. Eine gewisse Anzahl von Nadeln 62 - oft als "Nadelrippen" bezeichnet - erstreckt sich in der Querrichtung durch den Durchgang 38, und dient dazu, Turbulenz zu erzeugen, die den Wärmeübergangskoeffizienten der durch den Durchgang strömenden Kühlluft 74 vergrößert.
Obwohl ein wesentlicher Teil der durch die Einsätze 46 und 47 strömenden Kühlluft 19 durch die über die Wände der Einsätze verteilten Löcher 70 und 71 ausströmt, strömen Teile 75 und 76 der Kühlluft 19 durch in dem Boden der Einsätze 46 bzw. 47 gebildete Löcher 72 und 73 aus, wie in der Fig. 3 gezeigt ist. Die Kühlluftteile 75 und 76 strömen durch in dem inneren Deckband 26 vorgesehene Öffnungen 68 und 69 aus der stationären Schaufel 17 aus. Von den Öffnungen 68 und 69 dringt die Kühlluft 75 und 76 in einen zwischen dem inneren Deckband 26 und den Scheiben 55 und 56 des Rotors 4 gebildeten, ringförmigen Hohlraum 45 ein. Die erste Reihe 102 von rotierenden Schaufeln ist an der Scheibe 55 angebracht, und die zweite Reihe 103 von rotierenden Schaufeln ist an der Scheibe 56 angebracht.
An dem inneren Deckband 26 ist mittels Schrauben (nicht wiedergegeben) ein Zwischenstufen-Dichtungsgehäuse 66 angebracht, das eine Dichtung 33 trägt. Eine Vielzahl von Labyrinthrippen der Dichtung 33 erstreckt sich in einen ringförmigen Durchgang, der zwischen der Dichtung 33 und den Armen 48 und 49, die sich von den Scheiben 55 bzw. 56 erstrecken, gebildet ist. Das Dichtungsgehäuse 66 steuert die Strömung der Kühlluft aus dem Hohlraum 45. Insbesondere die Durchgänge 50 in dem Gehäuse leiten einen Teil der Kühlluft 75 und 76 aus dem Hohlraum 45 heraus, wonach diese Kühlluft in zwei Ströme 85 und 86 aufgespalten wird. Der erste Strom 85 strömt radial nach außen in das heiße Gas 30, das durch den Turbinenabschnitt 3 strömt. Dabei kühlt die Kühlluft 85 die hintere Fläche der Scheibe 55, und sie verhindert, daß das heiße Gas 30 über die Scheibenfläche strömt. Eine in dem inneren Deckband 26 der stationären Schaufel gebildete Wabendichtung 87 regelt die Strömung der Kühlluft 85 in das heiße Gas 30.
Der zweite Strom 86 strömt durch den ringförmigen Labyrinthdichtungsdurchgang und dann radial nach außen in das durch den Turbinenabschnitt 3 strömende, heiße Gas 30. Dabei kühlt die Kühlluft 86 die vordere Fläche der Scheibe 56, und sie verhindert, daß das heiße Gas 30 über die Scheibenfläche strömt.
Da der Druck des über die zweite Reihe von rotierenden Schaufeln strömenden, heißen Gases 30 niedriger als der Druck des über die erste Reihe von rotierenden Schaufeln strömenden, heißen Gases ist, würde ohne die Dichtung 33 im wesentlichen die gesamte Kühlluft stromabwärts nach der Scheibe 56 strömen. Die Dichtung 33 verhindert, daß dies geschieht, wodurch eine Kühlung der stromaufwärts gelegenen Scheibe 55 sichergestellt wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein weiterer Teil der an den Hohlraum 45 abgegebenen Kühlluft 75 und 76 verwendet, um das innere Deckband 26 zu kühlen.
Das innere Deckband 26 hat eine radial nach außen orientierte Oberfläche - das heißt, eine Oberfläche, die zu dem äußeren Deckband 27 hin orientiert ist, und die der Strömung des heißen Gases 30 ausgesetzt ist. Das innere Deckband 26 hat auch eine radial nach innen orientierte Oberfläche - das heißt, eine Oberfläche, die der radial nach außen orientierten Oberfläche gegenüberliegt, und die zu dem Dichtungsgehäuse 66 hin orientiert ist. Der vordere und der hintere Tragansatz 81 und 82 erstrecken sich von der radial nach innen orientierten Oberfläche des Deckbandes radial nach innen und bilden einen Bereich des Hohlraums 45.
Wie in den Fig. 2 und 6 am besten zu sehen ist, bildet die radial nach innen orientierte Oberfläche des inneren Deckbandes 26 einen erhöhten Bereich 95 um die Durchgänge 42 und 44 herum, der manchmal als "Rennbahn" bezeichnet wird. Die radial nach innen orientierte Oberfläche bildet auch erhöhte Bereiche 96 und 97 längs jedes der Längsränder 79 und 80, die als "Schienen" bezeichnet werden. Zwischen diesen erhöhten Bereichen 95-97 liegen vertiefte Bereiche 98-100, wie in den Fig. 4-6 gezeigt ist.
Wie in den Fig. 2 und 4-6 gezeigt ist, sind die zwei vertieften Bereiche 98 und 99 mit Aufprallplatten 83 bzw. 84 bedeckt. Die Ränder der Platten 83 und 84 sind an den erhöhten Bereichen 95-97 und dem hinteren Tragansatz 82 angebracht, zum Beispiel durch Schweißen. Die Kammern 77 und 78 sind zwischen den Aufprallplatten 83 bzw. 84 und den vertieften Bereichen 98 bzw. 99 gebildet. Über jede der Aufprallplatten 83 und 84 sind zahlreiche kleine Löcher 101 verteilt, die bewirken, daß ein Teil der an den Hohlraum 45 abgegebenen Kühlluft 75 und 76 Strahlen 59 bildet, die durch die Kammern 77 und 78 strömen und gegen die Oberflächen der vertieften Bereiche 98 und 99 prallen, wodurch eine Aufprallkühlung des inneren Deckbandes 26 erhalten wird.
Die Kühlluftstrahlen 59, die durch die in den Aufprallplatten 83 und 84 vorgesehenen Löcher 101 eindringen, werden in den Kammern 77 und 78 gesammelt. Wie in den Fig. 2-5 gezeigt ist, ist eine gewisse Anzahl von sich axial erstreckenden Durchgängen 92 und 92' in dem an den hinteren Rand 43 angrenzenden Bereich des inneren Deckbandes 26 gebildet. Der Durchgang 92', der in dem mittleren Bereich des inneren Deckbandes 26 gelegen ist, ist mit dem Hohlraum 45 direkt verbunden, wie in der Fig. 3 gezeigt ist. Die Durchgänge 92 in den übrigen Bereichen des inneren Deckbandes haben jedoch Eingänge, die mit den Kammern 77 und 78 verbunden sind, wie in den Fig. 4 und 5 gezeigt ist. Die in den Kammern 77 und 78 gesammelten Kühlluftstrahlen 59 strömen daher durch die Durchgänge 92 und dienen zur Kühlung des hinteren Randbereichs des inneren Deckbandes 26, nachdem sie die Aufprallkühlung bewirkt haben.
Wie in den Fig. 2-5 gezeigt ist, ist ein sich in der Querrichtung erstreckender Durchgang 88 in dem an den vorderen Rand 42 angrenzenden Bereich des inneren Deckbandes 26 gebildet. Der Durchgang 88 hat vorzugsweise eine Höhe von ungefähr 0,6 cm (0,25 Zoll) in der radialen Richtung und erstreckt sich über beinahe die gesamte Breite des inneren Deckbandes 26. Gemäß einem wichtigen Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält der Durchgang 88 zahlreiche radial orientierte Nadelrippen 89, die die einander gegenüberliegenden Wände des Durchgangs miteinander verbinden. Wie oben erörtert wurde, erzeugt die Anordnung von Nadelrippen 89 Turbulenz, die den Wärmeübergangskoeffizienten der durch den Durchgang 88 strömenden Kühlluft vergrößert. Bei der bevorzugten Ausführungsform haben die Nadelrippen 89 einen Durchmesser von ungefähr 0,3 cm (0,12 Zoll) und einen gegenseitigen Abstand von ungefähr 1,0 cm (0,4 Zoll).
Wie in den Fig. 2, 4 und 7 gezeigt ist, ist in dem an den vertieften Bereich 100 angrenzenden, vorderen Tragansatz 81 ein Durchgang 90 gebildet. Der Durchgang 90 bildet einen Eingang, der einem weiteren Teil 57 der an den Hohlraum 45 abgegebenen Kühlluft 75 und 76 ermöglicht, in den Durchgang 88 einzudringen, wobei dieser Teil 57 in der Längsrichtung stromaufwärts strömt. Nach dem Eindringen in den Durchgang 88 ändert die Kühlluft 57 ihre Strömungsrichtung um ungefähr 90º und strömt in der Querrichtung durch den Durchgang 88, und mit Hilfe der Anordnung von Nadelrippen 89 kühlt sie den an den vorderen Rand 42 angrenzenden Bereich des inneren Deckbandes 26.
Wie in den Fig. 2, 5 und 7 gezeigt ist, ist in dem an den vertieften Bereich 98 angrenzenden, vorderen Tragansatz 81 ein Durchgang 91 gebildet. Der Durchgang 91 bildet einen Ausgang, der einem Teil 58 der Kühlluft 57 ermöglicht, aus dem Durchgang 88 bei dem vorderen Rand auszuströmen, nachdem dieser Teil 58 im wesentlichen längs der gesamten Länge des Durchgangs 88 geströmt ist. Nachdem die Kühlluft 58 ihre Strömungsrichtung um ungefähr 90º geändert hat, strömt sie in der Längsrichtung stromabwärts und dringt in die von der Aufprallplatte 83 gebildete Kammer 77 ein. Die Kammer 77 sammelt die Kühlluftstrahlen 59, die durch die Löcher 101 in dem Aufpralldurchgang 83 strömten, sowie die Kühlluft 58 von dem Durchgang 88 bei dem vorderen Rand, und leitet diese Kühlluft nach den Durchgängen 92 bei dem hinteren Rand, deren Eingänge mit der Kammer 77 verbunden sind. Die durch die Durchgänge 92 bei dem hinteren Rand strömende Kühlluft 60 strömt dann durch Ausgänge in dem hinteren Rand 43 aus dem inneren Deckband 26 aus.
Wie in den Fig. 2 und 8 gezeigt ist, strömt ein weiterer Teil 61 der Kühlluft 57, der in den Durchgang 88 bei dem vorderen Rand eindrang, in die Durchgänge 93 und 94. Die Durchgänge 93 und 94 erstrecken sich längs der Längsränder 79 bzw. 80 des inneren Deckbandes 26 in der Längsrichtung durch die Tragschienen 96 bzw. 97. Folglich dient die Kühlluft 61 zur Kühlung der Tragschienen 96 und 97, sowie des bei dem vorderen Rand gelegenen Bereichs des inneren Deckbandes 26.
Wie ersichtlich ist, wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein maximaler Gebrauch von einem Teil der nach dem Scheibenhohlraum 45 geleiteten Kühlluft 75 und 76 gemacht, um eine Aufprallkühlung der radial nach innen orientierten Oberfläche des inneren Deckbandes 26, sowie eine Konvektionskühlung des Bereichs bei dem vorderen Rand zu erhalten, wobei die erhöhte Wärmeübergang verwendet wird, der durch die Nadelrippen 89, den Bereich bei dem hinteren Rand, und die Tragschienen 96 und 97 erhalten wird.
Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die Deckbänder der zweiten Reihe von stationären Schaufeln in einer Gasturbine beschrieben wurde, ist sie auch bei anderen Reihen von stationären Schaufeln anwendbar.

Claims

1. Gasturbine, aufweisend einen Kompressor (1), um komprimierte Luft (20) zu erzeugen, einen Combustor (15), um mindestens einen Teil der komprimierten Luft zu erhitzen, wodurch ein heißes, komprimiertes Gas (30) erzeugt wird, und eine Turbine (3), um das heiße, komprimierte Gas zu expandieren, so daß Wellenleistung erzeugt wird, wobei die Turbine eine darin angeordnete, stationäre Schaufel (17) hat, die dem heißen, komprimierten Gas ausgesetzt wird, und einen Hohlraum (45) hat, der in Strömungsverbindung mit dem Kompressor steht, wodurch der Hohlraum einen Strom Kühlluft (75, 76) erhält, der von einem zweiten Teil der komprimierten Luft gebildet wird, wobei die stationäre Schaufel einen Schaufelblattbereich (25) und einen Deckbandbereich (26) hat, die neben dem Hohlraum angeordnet sind, wobei der Deckbandbereich einen darin gebildeten ersten Durchgang (88) hat, der in Strömungsverbindung mit dem Hohlraum steht, wodurch der erste Durchgang mindestens einen ersten Teil der Kühlluft (57) erhält, wobei eine Anordnung von Nadelrippen (89) in dem ersten Durchgang vorgesehen ist, um den Wärmeübergang von dem Deckband nach dem ersten Teil der Kühlluft zu erhöhen, wobei das Deckband (26) umfaßt:

a) einen vorderen und einen hinteren Rand (42, 43), wobei der erste Durchgang (88) in einem bei dem vorderen Rand gelegenen Bereich des Deckbands gebildet ist;

b) eine darin gebildete Kammer (77), wobei der erste Durchgang in Strömungsverbindung mit der Kammer steht, wodurch die Kammer mindestens einen Teil (57) der von dem ersten Durchgang aufgenommenen Kühlluft erhält; und

c) eine Vielzahl von in dem hinteren Randbereich gebildeten, zweiten Durchgängen (92), die in Strömungsverbindung mit der Kammer stehen, wobei die zweiten Durchgänge mindestens einen Teil (60) der von der Kammer aufgenommenen Kühlluft erhalten.

2. Gasturbine gemäß Anspruch 1, wobei das Deckband (26) einen vorderen und einen hinteren Rand (42, 43) hat, die sich in der Querrichtung erstrecken, und einen ersten und einen zweiten Rand (79, 80) hat, die sich in der Längsrichtung erstrecken und dazwischen eine Breite des Deckbands definieren, wobei sich der erste Durchgang (88) in der Querrichtung durch einen großen Teil der Deckbandbreite erstreckt.

3. Gasturbine gemäß Anspruch 2, wobei der erste Durchgang (88) bei dem vorderen Rand (42) angeordnet ist.