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DE69921082T2 - Turbinenschaufelspitze - Google Patents

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DE69921082T2
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DE
Germany
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ribs
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leading
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DE69921082T
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Jeffrey Carl Swamscott Mayer
Gary Charles Beverly Liotta
John Howard Cincinnati Starkweather
Antonio Caldas Andover Gominho
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General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
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    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12Blades
    • F01D5/14Form or construction
    • F01D5/20Specially-shaped blade tips to seal space between tips and stator
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12Blades
    • F01D5/14Form or construction
    • F01D5/18Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00Geometry
    • F05D2250/20Three-dimensional
    • F05D2250/29Three-dimensional machined; miscellaneous
    • F05D2250/292Three-dimensional machined; miscellaneous tapered

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Gasturbinentriebwerke und insbesondere auf eine Turbinenschaufel-Kühlung.
  • In einem Gasturbinentriebwerk wird Luft in einem Verdichter verdichtet und mit Brennstoff in einem Brenner gemischt, um heiße Verbrennungsgase zu erzeugen, die stromabwärts durch eine oder mehreren Turbinen strömt, die daraus Energie entziehen. Eine Turbine enthält eine Reihe von in Umfangsrichtung im Abstand angeordneten Rotor- bzw. Laufschaufeln, die sich von einer tragenden Rotorscheibe radial nach außen erstrecken. Jede Schaufel enthält üblicherweise einen Schwalbenschwanz, der eine Montage und Demontage der Schaufel in einer entsprechenden schwalbensschwanzförmigen Nut in der Rotorscheibe gestattet. Ein stromlinienförmiger Schaufelabschnitt erstreckt sich von dem Schwalbenschwanz radial nach außen.
  • Der stromlinienförmige Schaufelabschnitt hat eine im allgemeinen konkave Druckseite und eine im allgemeinen konvexe Saugseite, die sich in axialer Richtung zwischen entsprechenden Vorder- und Hinterkanten und in radialer Richtung zwischen einem Fuß und einer Spitze erstrecken. Die Schaufelspitze ist im Abstand eng neben einem radial äußeren Turbinenmantel angeordnet, um die dazwischen auftretende Leckage der Verbrennungsgase zu minimieren, die stromabwärts zwischen den Turbinenschaufeln strömen. Ein maximaler Wirkungsgrad des Triebwerkes wird erhalten, indem der Spielraum oder Spalt an der Spitze möglichst klein gemacht wird, aber er ist begrenzt durch die unterschiedliche thermische Expansion und Kontraktion zwischen den Rotorschaufeln und dem Turbinenmantel, um die Wahrscheinlichkeit von unerwünschten Reibeingriffen an der Spitze zu verringern.
  • Da die Turbinenschaufeln von heißen Verbrennungsgasen umspült sind, erfordern sie eine effektive Kühlung, um eine nutzbare Lebensdauer von ihnen sicher zu stellen. Die stromlinienförmigen Schaufelabschnitte sind hohl und in Strömungsverbindung mit dem Verdichter angeordnet, um einen Teil der verdichteten Luft aufzunehmen, die von ihm zur Verwendung bei der Kühlung der stromlinienförmigen Schaufelabschnitte abgegeben wird. Die Kühlung der stromlinienförmigen Schaufelabschnitte ist recht kompliziert und kann unter Verwendung verschiedener Formen von inneren Kühlkanälen und Merkmalen und damit zusammen arbeitenden Kühllöchern durch die Wände der stromlinienförmigen Schaufelabschnitte bewirkt werden, um die Kühlluft austreten zu lassen.
  • Die stromlinienförmige Schaufelspitze ist besonders schwierig zu kühlen, da sie direkt neben dem Turbinenmantel angeordnet ist, und die heißen Verbrennungsgase strömen durch den Spitzenspalt dazwischen. Ein Teil der Luft, die innerhalb des stromlinienförmigen Schaufelabschnittes kanalisiert wird, wird üblicherweise durch die Spitze hindurch abgegeben, um diese zu kühlen. Die Spitze enthält üblicherweise eine radial nach außen vorstehende Randrippe, die koextensiv entlang den Druck- und Saugseiten zwischen den Vorder- und Hinterkanten angeordnet ist. Ein Spitzenboden erstreckt sich zwischen den Rippen und verschließt das Oberteil von dem stromlinienförmigen Schaufelabschnitt, um die Kühlluft darin einzuschließen, wobei die Temperatur dieser Luft ansteigt, wenn sie den stromlinienförmigen Schaufelabschnitt kühlt, und vergrößert die Schwierigkeit der Kühlung der Schaufelspitze.
  • Die Spitzenrippe hat üblicherweise die gleiche Dicke wie die darunter liegenden Schaufelseitenwände und sorgt für Opfermaterial, um gelegentlichen Reibeingriffen der Spitze mit dem Mantel zu widerstehen, ohne den Rest der Spitze zu beschädigen oder die Spitzenlöcher zu verstopfen, um eine Kontinuität der Spitzenkühlung über der Lebensdauer der Schaufel sicherzustellen.
  • Die Spitzenrippen, die auch als Pfeifspitzen bezeichnet werden, sind üblicherweise massiv und bilden eine relativ große Oberfläche, die durch die heißen Verbrennungsgase erhitzt wird. Da sie oberhalb des Spitzenbodens verlaufen, erfahren sie eine begrenzte Kühlung von der Luft, die innerhalb des stromlinienförmigen Schaufelabschnittes geleitet wird. Üblicherweise hat die Spitzenrippe eine große Oberfläche, die einer Erhitzung durch die Verbrennungsgase ausgesetzt ist, und eine relativ kleine Fläche zu ihrer Kühlung.
  • Übliche Pfeifspitzen werden durch die Verbrennungsgase auf sowohl ihren äußeren als auch inneren Seiten erhitzt und auch an ihren oberen Rändern, wenn die heißen Verbrennungsgase darüber und durch den Spitzenspalt strömen. Spitzenlöcher, die zwischen den Pfeifspitzen angeordnet sind, entfernen die heißen Verbrennungsgase aus der dazwischen gebildeten Spitzennut, sie sind aber trotzdem unwirksam, um eine Zirkulation der heißen Verbrennungsgase darin zu verhindern.
  • US-A-5,261,789 beschreibt eine Turbinenschaufel, die Spitzenrippen hat, die seitlich von den Seitenwänden der Schaufel versetzt sind.
  • Die Schaufelspitze arbeitet deshalb bei einer relativ hohen Temperatur und thermischer Beanspruchung und ist deshalb üblicherweise der die Lebensdauer begrenzende Punkt der gesamten Schaufel.
  • Dementsprechend ist es erwünscht, eine Gasturbinentriebwerks-Turbinenschaufel bereitzustellen, die eine verbesserte Spitzenkühlung hat.
  • Deshalb wird erfindungsgemäß eine Gasturbinentriebwerksschaufel bereitgestellt, die die Merkmale des Anspruches 1 hat. Erfindungsgemäß enthält eine Gasturbinen triebwerks-Rotorschaufel einen Schwalbenschwanz und einen damit einstückigen stromlinienförmigen Abschnitt. Der stromlinienförmige Schaufelabschnitt enthält zwei Seitenwände, die sich zwischen Vorder- und Hinterkanten und longitudinal zwischen einem Fuß und einer Spitze erstrecken. Die Seitenwände sind seitlich im Abstand angeordnet, um einen Strömungskanal zu bilden, um Kühlluft durch den stromlinienförmigen Schaufelabschnitt zu leiten. Die Spitze enthält oben den Strömungskanal und zwei Rippen, die von entsprechenden Seitenwänden seitlich versetzt sind. Die Rippen sind longitudinal abgeschrägt, um ihre Kühlleitung zu vergrößern.
  • Die Erfindung wird nun mit weiteren Einzelheiten anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, in denen:
  • 1 eine teilweise geschnittene, isometrische Ansicht von einem Ausführungsbeispiel einer Gasturbinentriebwerks-Turbinenrotorschaufel ist, die in einer Rotorscheibe innerhalb eines umgebenden Mantels angebracht ist, wobei die Schaufel eine Spitze gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hat;
  • 2 eine Draufsicht auf die in 1 dargestellte Schaufelspitze und entlang der Linie 2-2 ist;
  • 3 eine Seitenschnittansicht durch die Schaufelspitze ist, die in 2 und entlang der Linie 3-3 dargestellt ist und radial innerhalb des Turbinenmantels angeordnet ist;
  • 4 eine isometrische Ansicht von der Schaufelspitze gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist.
  • In 1 ist ein Teil von einer Hochdruck-Turbine 10 von einem Gasturbinentriebwerk dargestellt, die direkt stromabwärts von einem Brenner (nicht gezeigt) angebracht ist, um von diesem heiße Verbrennungsgase 12 zu empfangen. Die Turbine ist achssymmetrisch um eine axiale Mittelachse 14 herum und weist eine Rotorscheibe 16 auf, von der sich mehrere in Umfangsrichtung im Abstand angeordnete Turbinenrotorschaufeln 18 radial nach außen erstrecken. Ein ringförmiger Turbinenmantel 20 ist in geeigneter Weise mit einem stationären Statorgehäuse verbunden und umgibt die Schaufeln, um einen relativ kleinen Spielraum oder Spalt dazwischen zu bilden, um während des Betriebs die Leckage der hindurch tretenden Verbrennungsgase zu begrenzen.
  • Jede Schaufel 18 weist einen Schwalbenschwanz 22 auf, der irgendeine übliche Form haben kann, wie beispielsweise ein axialer Schwalbenschwanz, der zur Anbringung in einer entsprechenden schwalbensschwanzförmigen Nut in dem Umfang der Rotorscheibe 16 konfiguriert ist. Ein hohler stromlinienförmiger Schaufelabschnitt 24 ist einstückig mit dem Schwalbenschwanz verbunden und erstreckt sich von dort radial oder longitudinal nach außen. Die Schaufel enthält auch eine einstückige Plattform 26, die an der Verbindungsstelle von dem stromlinienförmigen Schaufelabschnitt und dem Schwalbenschwanz angeordnet ist, um einen Teil der radial inneren Strömungsbahn für die Verbrennungsgase 12 zu definieren. Die Schaufel kann in irgendeiner üblichen Art und Weise geformt sein und ist üblicherweise ein einstückiges Gußstück.
  • Der stromlinienförmige Schaufelabschnitt 24 weist eine im allgemeinen konkave, erste oder Druckseitenwand 28 und eine in Umfangsrichtung oder seitlich gegenüber liegende, im allgemeinen konvexe, zweite oder Saugseitenwand 30 auf, die sich axial oder in Sehnenrichtung zwischen gegenüber liegenden Vorder- und Hinterkanten 32, 34 erstreckt. Die zwei Seitenwände erstrecken sich auch in der radialen oder longitudinalen Richtung zwischen einem radial inneren Fuß 36 an der Plattform 26 und einer radial äußeren Spitze 38.
  • Die Spitze 38 ist in einer Draufsicht in 2 und in einer Schnittansicht in 3 dargestellt und hat eine Konfiguration zum Verbessern ihrer Kühlung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Wie zunächst in 3 gezeigt ist, sind die ersten und zweiten Seitenwände der Schaufel in der lateralen oder Umfangsrichtung über der gesamten longitudinalen oder radialen Spanne der Schaufel angeordnet, um wenigstens einen inneren Strömungskanal 40 zum Leiten von Kühlluft 42 durch den stromlinienförmigen Schaufelabschnitt zu bilden, um diesen zu kühlen. Die Innenseite des stromlinienförmigen Schaufelabschnittes kann irgendeine übliche Konfiguration haben, einschließlich, beispielsweise, serpentinenförmiger Strömungskanäle mit verschiedenen Turbulatoren darin, um die Wirksamkeit der Kühlluft zu verbessern, wobei die Kühlluft durch verschiedene Löcher durch den stromlinienförmigen Schaufelabschnitt hindurch abgegeben wird, wie beispielsweise übliche Filmkühllöcher 44 und an der Hinterkante angeordnete Austrittslöcher 46, wie es in 1 dargestellt ist.
  • Der Hinterkantenbereich des stromlinienförmigen Schaufelabschnittes kann in irgendeiner üblichen Art und Weise gekühlt werden durch interne Kühlkreise darin, die durch die Hinterkanten-Kühllöcher 46 und auch zusätzliche Austrittslöcher an der Spitze Kühlluft austreten lassen, wenn dies gewünscht wird.
  • Wie mit mehr Einzelheiten in 3 gezeigt ist, enthält die Schaufelspitze 38 einen Boden 48 radial auf dem Strömungskanal 40, um einen oberen Verschluß dafür zu bilden. Die Spitze enthält auch ein Paar erster und zweiter Rippen 50, 52, die mit dem Spitzenboden einstückig verbunden sind und radial nach außen von diesem vorstehen, wobei diese Spitzen auch als Pfeifspitzen bezeichnet werden, da sie Labyrinthdichtungen mit dem umge benden Mantel 20 bilden und gelegentlich gegen diesen reiben können.
  • Die erste Rippe 50 ist von der ersten Seitenwand 28 seitlich versetzt und dem entsprechend ist die zweite Rippe 52 von der zweiten Seitenwand 30 seitlich versetzt, um beide Rippen direkt auf dem Spitzenboden für eine verbesserte Wärmeleitung und Kühlung durch die intern geleitete Kühlluft 42 zu positionieren.
  • Die Anordnung von beiden Rippen 50, 52 direkt auf dem Spitzenboden und dem Strömungskanal 40 vergrößert die Rate der Leitungswärmeübertragung aus den Rippen, um ihre Temperatur während des Betriebs in der Umgebung heißer Verbrennungsgase wesentlich zu senken. Weiterhin sind die Rippen 50, 52 longitudinal oder radial abgeschrägt, um die Wärmeübertragungsfläche durch Wärmeleitung an dem Spitzenboden zu vergrößern.
  • In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel konvergiert jede der Rippen von dem Spitzenboden 48 nach außen und hat eine abnehmende Breite A, die an dem Spitzenboden maximal und an den radial äußersten Enden der Rippen 50, 52 minimal ist. Jede Rippe ist vorzugsweise symmetrisch im Schnitt mit gegenüber liegenden radial geraden Seitenwänden, die sich an einem ebenen Steg dazwischen verbinden.
  • Wie in den 2 und 3 gezeigt ist, sind die Rippen seitlich im Abstand angeordnet, um einen Spitzenkanal oder eine Nut 54 dazwischen zu bilden, und der Spitzenboden weist mehrere innere Spitzenlöcher 56 auf, die sich für eine Strömungsverbindung zwischen dem Strömungskanal 40 und der Spitzennut 54 durch diesen hindurch erstrecken. Da die Rippen von den Seitenwänden 28, 30 des stromlinienförmigen Schaufelabschnittes seitlich versetzt sind, hat die Spitzennut eine seitliche Breite B, die schmaler ist als wenn die Rippen direkt auf den entsprechenden Seitenwänden angeordnet wären. Die schmalere Spitzennut 54 gestattet, daß die Kühlluft 42 durch die inneren Spitzenlöcher 56 ausgestoßen wird und effektiver verhindert, daß die Verbrennungsgase 12 die Innenflächen von den entsprechenden Rippen 50, 52 erhitzen.
  • Genauer gesagt, die Rippen sind seitlich von den entsprechenden Seitenwänden versetzt, um entsprechende erste und zweite Kanten 58, 60 zu bilden, die äußere Abschnitte des Spitzenbodens 48 sind, die sich von den entsprechenden Seitenwänden nach innen erstrecken und sich direkt auf dem darunter liegenden Strömungskanal 40 befinden. Der Spitzenboden 48 enthält ferner entsprechende Mengen von äußeren Spitzenlöchern 62, die sich in den entsprechenden Kanten 58, 60 durch diese hindurch erstrecken. Die äußeren Spitzenlöcher 62 sind in Strömungsverbindung mit dem Strömungskanal 40 angeordnet, um die Kühlluft für eine Filmkühlung der entsprechenden Seiten der entsprechenden Rippen 50, 52 hindurch zu leiten. Die äußeren Spitzenlöcher sind in einem engeren Abstand zu den entsprechenden Spitzenrippen als die entsprechenden Seitenwände angeordnet, um die entsprechenden Rippen während des Betriebs zu schützen.
  • Wie in 2 gezeigt ist, verbinden sich die Rippen an der Schaufelnhinterkante 34, wobei die entsprechenden Kanten wegen der relativen Dünnheit der Hinterkante ineinander übergehen. Die Rippen verbinden sich auch neben der Vorderkante 32 miteinander, wobei sich vorzugsweise die entsprechenden Kanten 58, 60 an der Vorderkante miteinander verbinden, um die Rippen von dieser weg in Richtung auf die Hinterkante zu versetzen. Auf diese Weise wickeln sich die Rippen und entsprechende Kanten um die Schaufelvorderkante herum, um für ihre verbesserte Kühlung von der Vorderkante bis im wesentlichen die Hinterkante zu sorgen, während die Oberfläche der Rippen entsprechend verkleinert wird, die einer Wärmeeinströmung aus den heißen Verbrennungsgasen ausgesetzt ist.
  • Ferner haben die Rippen gemeinsam ein kontinuierliches mondförmiges, aerodynamisches Profil oder einen entsprechenden Umfang, wie es in 2 gezeigt ist, der sich zwischen den Vorder- und Hinterkanten 32, 34 erstreckt. In dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel entspricht das Umfangsprofil der Rippen im allgemeinen dem Profil der entsprechenden Seitenwände 28, 30, die konkav bzw. konvex sind. Obwohl die Breite B der Spitzennut 54 entlang ihrer Tiefe variiert, ist die Nutbreite B zwischen den Vorder- und Hinterkanten vorzugsweise im wesentlichen konstant, wobei die seitlichen Breiten der Spitzenkanten 56, 60 entsprechend der Position der Rippen 50, 52 variieren. Auf diese Weise kann die Spitzennut 52 in der Breite entsprechend schmal sein und wird mit der Kühlluft wirksamer gefüllt, die aus den inneren Spitzenlöcher 56 ausgestoßen wird, um eine Rezirkulation von Verbrennungsgas innerhalb der Spitzennut zu verhindern oder zu begrenzen.
  • 4 stellt ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung dar, wobei die Spitzennut 54 eine Breite B hat, die zwischen den Vorder- und Hinterkanten 32, 34 variiert und die entsprechenden Spitzenkanten 58, 60 eine im wesentlichen konstante Breite haben, so daß das äußere Profil der Rippe im wesentlichen angepaßt ist an das aerodynamische äußere Profil der konkaven ersten Seitenwand 28 und der konvexen zweiten Seitenwand 30. Auf diese Weise ist die Fähigkeit des stromlinienförmigen Schaufelabschnittes 24, Energie aus den heißen Verbrennungsgasen zu entziehen, sogar um die versetzten Schaufelspitzen 50, 52 herum im wesentlichen beibehalten.
  • Jedoch geht das aerodynamische Leistungsvermögen der Spitzenrippen 50, 52 selbst auf Kosten der eine veränderliche Breite aufweisenden Spitzennut 54, die eine Rezirkulation der heißen Verbrennungsgase darin gestatten kann, die der Kühlluftmenge ausgesetzt sind, die durch die inneren Spitzenlöcher 56 ausgestoßen wird. Die schmale Spitzennut 54 in dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 verhindert auf wirksamere Weise eine Rezirkulation von heißen Verbrennungsgasen innerhalb der Spitzennut, aber mit einer damit verbundenen Änderung in dem aerodynamischen Wirkungsgrad aufgrund der größeren Spitzenkanten und der Verkleinerung des aerodynamischen Profils der Spitzenrippen.
  • Obwohl sich die Breite der Spitzenrippen ändern könnte, um sowohl das aerodynamische Profil der Seitenwände anzupassen, als auch eine im wesentlichen konstante Spitzennut zu haben, ist eine derartige vergrößerte Breite der Spitzenrippen nicht erwünscht wegen ihrer vergrößerten thermischen Masse und der entsprechenden Schwierigkeit, ungeachtet der vorliegenden Erfindung für eine effektive Kühlluft zu sorgen.
  • Ein besonderer Vorteil der eine schmale Breite aufweisenden Spitzennut, die in 3 dargestellt ist, ist das verringerte Volumen darin zwischen den begrenzenden Rippen 50, 52, das die Kühlluft wirksamer sammelt und verteilt, die von den inneren Spitzenlöchern 56 aufgenommen wird, und das eine Barriere gegen eine Rezirkulation von heißen Verbrennungsgasen darin bildet. In dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Spitzennut 54 so tief, wie die entsprechenden Rippen 50, 52 hoch sind.
  • Alternativ kann die Spitzennut 54 mit einer noch flacheren Tiefe versehen werden, indem die Dicke des Spitzenbodens zwischen den zwei Rippen vergrößert wird. Dies verringert weiter die innere Oberfläche von den zwei Rippen, während die verfügbare thermische Masse dazwischen vergrößert wird für eine Wärmeleitungskühlung von der Innenseite des stromlinienförmigen Schaufelabschnittes.
  • Eine Analyse der eine schmale Nut aufweisenden Schaufelspitze, wie sie in 3 dargestellt ist, zeigt eine wesentliche Senkung sowohl in der maximalen Temperatur als auch in der Massetemperatur der einzelnen Spitzenrippen im Vergleich zu üblichen Pfeifspitzen, die sich direkt von oberhalb der entsprechenden Schaufelseitenwände nach außen erstrecken. Eine Analyse zeigt auch eine wesentliche Verkleinerung in der thermisch induzierten Beanspruchung in den Spitzenrippen aufgrund einer entsprechenden Verkleinerung in thermischen Gradienten, die während des Betriebs darin erzeugt werden.
  • Die zwei Rippen aufweisende Schaufelspitze, wie sie in 3 dargestellt ist, behält eine effektive Labyrinthdichtung mit dem umgebenden Mantel 20 bei und nutzt auf wirksamere Weise die abgegebene Kühlluft aus der Spitzennut 54 mit ihrem begleitenden kleinen Volumen.
  • Die Spitzenrippen sind auch seitlich versetzt um den größten Teil des Umfangs des stromlinienförmigen Abschnittes unmittelbar vor der Hinterkante und um sowohl die Druck- als auch Saugseitenwände und auch an der Vorderkante. Dies positioniert den Hauptteil der Spitzenrippen direkt auf dem Spitzenboden und dem darunter liegenden Strömungskanal für eine verbesserte Wärmeleitungskühlung von ihnen. Weiterhin kann das äußere Spitzenloch 62 in dem verfügbaren Raum angeordnet sein, der durch die entsprechenden Spitzenkanten gebildet ist, um die entsprechenden Spitzenrippen durch Filmkühlung weiter zu kühlen.

Claims (9)

  1. Schaufel (18) eines Gasturbinentriebwerks, enthaltend: einen Schwalbenschwanz (22), einen stromlinienförmigen Abschnitt (24), der einstückig mit dem Schwalbenschwanz (22) verbunden ist und erste und zweite Seitenwände (28, 30) aufweist, die sich zwischen Vorder- und Hinterkanten (32, 34) und longitudinal zwischen einem Fuss (36) und einer Spitze (38) erstrecken und wobei die Seitenwände seitlich im Abstand angeordnet sind, um einen Strömungskanal (40) zum Leiten von Kühlluft (42) durch den stromlinienförmigen Abschnitt (24) zu bilden, und wobei die Spitze (38) einen Boden (48) auf dem Strömungskanal, eine erste Rippe (50), die seitlich versetzt von der ersten Seitenwand auf dem Boden angeordnet ist, und eine zweite Rippe (52) enthält, die seitlich versetzt von der zweiten Seitenwand (30) auf dem Boden (48) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (50, 52) longitudinal abgeschrägt sind, um aussen von dem Spitzenboden zu konvergieren, und seitlich versetzt von den Seitenwänden sind, um entsprechende vorspringende Kanten darauf zu bilden.
  2. Schaufel nach Anspruch 1, wobei die Rippen seitlich im Abstand angeordnet sind, um dazwischen eine Spitzennut (54) zu bilden.
  3. Schaufel nach Anspruch 2, wobei der Spitzenboden (48) ferner mehrere nach aussen führende Löcher (62) aufweist, die an den vorspringenden Kanten hindurchführen und mit dem Strömungskanal in Strömungsverbindung sind für eine Filmkühlung der Rippen.
  4. Schaufel nach Anspruch 2, wobei sich die Rippen (50,52) neben der Vorderkante miteinander verbinden und sich die vorspringenden Kanten an der Vorderkante miteinander verbinden, um die Rippen voneinander weg zu versetzen.
  5. Schaufel nach Anspruch 2, wobei die Rippen (50, 52) gemeinsam ein mondförmiges aerodynamisches Profil haben, das sich zwischen den Vorder- und Hinterkanten (32, 34) erstreckt.
  6. Schaufel nach Anspruch 5, wobei das Profil der Rippen (50, 52) einem Profil der Seitenwände (28, 30) entspricht.
  7. Schaufel nach Anspruch 6, wobei: die Spitzennut (54) eine im wesentlichen konstante Breite zwischen den Vorder- und Hinterkanten (32, 34) hat und die vorspringenden Kanten (58, 60) der Spitze sich in der Breite ändern.
  8. Schaufel nach Anspruch 6, wobei: die Spitzennut (54) eine sich verändernde Breite zwischen den Vorder- und Hinterkanten (32, 34) hat und die vorspringenden Kanten (58, 60) der Spitze eine im wesentlichen konstante Breite haben.
  9. Schaufel nach Anspruch 6, wobei die Spitzennut (54) so tief ist wie die Rippen (50,52) hoch sind.
DE69921082T 1998-12-21 1999-11-26 Turbinenschaufelspitze Expired - Lifetime DE69921082T2 (de)

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