[go: up one dir, main page]

EP1589192A1 - Turbinenschaufel mit einem Prallkühleinsatz - Google Patents

Turbinenschaufel mit einem Prallkühleinsatz Download PDF

Info

Publication number
EP1589192A1
EP1589192A1 EP04009326A EP04009326A EP1589192A1 EP 1589192 A1 EP1589192 A1 EP 1589192A1 EP 04009326 A EP04009326 A EP 04009326A EP 04009326 A EP04009326 A EP 04009326A EP 1589192 A1 EP1589192 A1 EP 1589192A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
blade
turbine blade
waveform
insert
overlap
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP04009326A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Gernot Lang
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Priority to EP04009326A priority Critical patent/EP1589192A1/de
Priority to US11/578,920 priority patent/US8137055B2/en
Priority to ES05731679T priority patent/ES2308476T3/es
Priority to EP05731679A priority patent/EP1738060B1/de
Priority to DE502005004644T priority patent/DE502005004644D1/de
Priority to PCT/EP2005/051487 priority patent/WO2005103452A1/de
Publication of EP1589192A1 publication Critical patent/EP1589192A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/14—Form or construction
    • F01D5/18—Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades
    • F01D5/187—Convection cooling
    • F01D5/188—Convection cooling with an insert in the blade cavity to guide the cooling fluid, e.g. forming a separation wall
    • F01D5/189—Convection cooling with an insert in the blade cavity to guide the cooling fluid, e.g. forming a separation wall the insert having a tubular cross-section, e.g. airfoil shape
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/10—Two-dimensional
    • F05D2250/18—Two-dimensional patterned
    • F05D2250/184—Two-dimensional patterned sinusoidal
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/60—Structure; Surface texture
    • F05D2250/61—Structure; Surface texture corrugated

Definitions

  • the invention relates to a cooled turbine blade, which successively a blade root, a platform area and a hollow airfoil for receiving a sheet-like Impact cooling insert comprises, which at least two in an overlap overlapping, contiguous Has sections. Furthermore, the invention relates to a gas turbine according to claim 6.
  • JP 2001-14 06 02-A discloses a cooled gas turbine blade with sheet-like impingement cooling inserts.
  • An impact-cooling insert arranged in the region of the blade trailing edge of the turbine blade and triangular in cross section is spaced from the inner surface of the outer wall and provided with impingement cooling openings.
  • the cavity enclosed by the impingement cooling insert is supplied with cooling air, which subsequently exits through the impingement cooling openings and impinges on the inner surface of the outer wall, which is flowed around hot outside, in order to cool it.
  • impact cooling inserts from two separate Parts exist successively in the cavity of a turbine blade be inserted.
  • the first part is at the radially inner platform and the second part at the radial outer platform gas-tight fixed to losses in the feed to avoid.
  • the two parts are in one overlapping flat sliding seat abut each other at the Operation of the gas turbine to allow a relative movement.
  • the object of the invention is therefore to specify a turbine blade, which saves cooling medium. It is also a task the invention for this purpose, a correspondingly improved gas turbine specify.
  • the solution of the task aimed at the turbine blade suggests that to seal the overlap area the both sections in the cross section wavy are.
  • the solution is based on the knowledge that by the undulating overlap of the two sections the Enlarged between them formed overlap area and targeted a contact area is created, where the two Sections sealingly abut each other.
  • the waveform has a rising flank between a wave trough and a wave crest and a falling flank between a wave crest and a wave trough.
  • the wave form of the two overlapping sections formed by the wave troughs and the wave crests are approximately parallel, so that contact surfaces are formed between adjacent rising flanks and / or between adjacent falling flanks, which prevent the leakage flow. This leads to a saving of cooling medium.
  • the use of such a turbine blade in a gas turbine during operation leads to an increase in efficiency.
  • there is a mechanical mobility of the two closely juxtaposed sections which are required to compensate for the thermal expansion of the material during cold start or during transient operation of the gas turbine.
  • the frequency deviates and / or the amplitude of the waveform of the first element from the second frequency or amplitude of the waveform of the second element.
  • This will certainly avoid that the waveform of the two sections in the overlap area form a parallel, meandering gap. Consequently, one between two rising or falling edge contact surface generated, the despite the different thermal material expansions or a move against each other because of the contact surface effective sealing force a particularly dense overlap area guaranteed.
  • the overlapping areas are securely sealed.
  • the embodiment in which the Frequency (and / or amplitude) of the waveform of the first element in the order of max. ⁇ 6% of the frequency (and / or amplitude) of the waveform of the second element different.
  • the frequencies and the amplitudes are included to choose so that the thermal expansion of material the elements do not cause mutual mechanical obstruction and thus ensure a secure sealing effect.
  • the parameters of the waveform are based on the material of the Impact cooling insert tuned.
  • the space required for the overlap area can be especially save space when the overlap area in cross section does not have more than five oscillation periods.
  • the Impact cooling insert formed in several parts.
  • the can Baffle insert forming parts from an open top Shovel tip starting in the hollow airfoil successively be inserted. After that lie the sections of the individual parts in each case in an overlapping area together, which is also referred to as a sliding seat.
  • a special easy shifting is ensured because the direction of displacement of the impact cooling insert perpendicular to the propagation of Wave runs.
  • FIG. 1 shows a perspective view of an inventive Turbine blade 1 with a platform area 2 and with one extending along a blade axis 2a Airfoil 2b.
  • the airfoil 2b has at least one Cavity 3, in which a baffle cooling insert 5 is provided. Furthermore, the airfoil 2b has one of a hot gas 7 the gas turbine flowable blade leading edge 9, from the a suction side wall 11 and a pressure side wall 13 extends to a blade trailing edge 15.
  • the turbine blade 1 may include both a vane and a blade be.
  • the inner surfaces 19 of the side walls 11, 13 enclose the cavity 3.
  • To form a gap 22 is the Surface 19 of the baffle insert 5 by means of several ribs or circular spacers 21 spaced.
  • the im Inside of the baffle inserts 5 enclosed coolant channel 23 is traversed by a cooling medium.
  • the bumpers 5 also have impingement cooling openings 25 through which flowing in the coolant channel 23 flowing cooling medium and thereafter perpendicular to the surfaces 19 of the side walls 11, 13 can bounce to cool this.
  • the baffle insert 27 is in the direction of the blade axis 2a seen from two separate parts 29, 31 formed, which each with a portion 30, 32 in an overlap area 33, 35 overlap each other.
  • the overlap area 33, 35 lies outside the middle Blade height.
  • the hot airfoil 2b expands more in the direction of the blade axis 2a than the cool one Impact cooling insert 27, is one along the blade axis 2a directed mobility of the two fixed parts 29, 31 in Overlap area 33, 35 necessary.
  • FIGS. 2 and 3 each show an alternative embodiment of the overlapping area 33, 35 in a detailed view.
  • the baffle insert 5 is under from the inner surface 19 Forming the gap 22 spaced.
  • the suction side wall 11 of the hot gas. 7 flows around.
  • the cooling medium 36 For cooling the suction side wall 11 flows out of the Coolant channel 23, the cooling medium 36 through the impingement cooling holes 25 and bounces cooling on the inner surface 19th
  • the two sections 30, 32 with an identical Waveform formed i. the waveforms of the two Sections 30, 32 of the parts 29, 31 have an identical Frequency f and an identical amplitude A on.
  • the meandering Gap 37 between the two sections 30, 32nd If a leakage reduced by turbulences can flow, compared with a leakage in a flat overlap area According to the state of the art.
  • shifted position of the sections 30, 32 can the rising flanks 39 or the falling flanks 40 of the adjacent sections 30, 32 to form a Contact surface but also close to each other.
  • a shift the two parts 29, 31 perpendicular to it is due the predetermined geometry of the airfoil 2b and the Impact cooling insert 5 not possible.
  • Fig. 3 shows the overlapping region 33 with the two opposite Sections 30, 32, which are a different Have frequency f and a different amplitude A.
  • the thermal Strains of the impingement cooling insert 5 are the rising Flanks 39 and falling edges 40 of the waveform at least a period of the two sections 30, 32 sealingly to each other so that at any time one parallel to the blade axis 2a extending contact surface 43 is present.
  • the contact surface shifts 43 within the overlap region 33, 35 of a Period to an adjacent period. Therefore, it is expedient a minimum of two periods in the overlap area 33, 35 provided to a particularly secure seal the coolant channel 23 with respect to the gap 22 to achieve.
  • baffle cooling openings Be provided 25, in particular in the field of Wave troughs or wave crests of sections 30, 32.
  • the waveform is not necessarily sinusoidal. Same one Effect is also with a waveform consisting of consecutive Semicircles or semi-ellipses achievable. About that In addition, a triangular shape, a sawtooth shape or a Rectangular shape also conceivable.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Turbinenschaufel 1, insbesondere Leitschaufel für eine Gasturbine, welche aufeinanderfolgend einen Schaufelfuß, ein Plattformbereich 2 und ein hohles Schaufelblatt 2b zur Aufnahme eines blechförmigen Prallkühleinsatzes 5, 27 umfasst, welcher zumindest zwei sich in einem Überlappungsbereich 33, 35 überlappende, aneinanderliegende Abschnitte 30, 32 aufweist. Um eine Turbinenschaufel anzugeben, welche Kühlmedium einspart wird vorgeschlagen, dass zum Abdichten des Überlappungsbereichs 33, 35 die beiden Abschnitte 30, 32 im Überlappungsbereich 33, 35 im Querschnitt wellenförmig ausgebildet sind. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine gekühlte Turbinenschaufel, welche aufeinanderfolgend einen Schaufelfuß, einen Plattformbereich und ein hohles Schaufelblatt zur Aufnahme eines blechförmigen Prallkühleinsatzes umfasst, welcher zumindest zwei sich in einem Überlappungsbereich überlappende, aneinanderliegende Abschnitte aufweist. Ferner betrifft die Erfindung eine Gasturbine gemäß Anspruch 6.
Aus der JP 2001-14 06 02-A ist eine gekühlte Gasturbinenschaufel mit blechförmigen Prallkühleinsätzen bekannt.
Ein im Bereich der Schaufelhinterkante der Turbinenschaufel angeordneter, im Querschnitt dreieckförmiger Prallkühleinsatz ist zur inneren Oberfläche der Außenwand beabstandet und mit Prallkühlöffnungen versehen. Beim Betrieb der Gasturbine wird der vom Prallkühleinsatz umschlossene Hohlraum mit Kühlluft gespeist, welche anschließend durch die Prallkühlöffnungen austritt und auf die innere Oberfläche der außen heiß umströmten Außenwand trifft, um diese zu kühlen.
Ferner ist bekannt, dass Prallkühleinsätze aus zwei separaten Teilen bestehen, die nacheinander in den Hohlraum einer Turbinenschaufel eingeschoben werden. Das erste Teil ist an der radial inneren Plattform und das zweite Teil an der radial äußeren Plattform gasdicht fixiert, um Verluste im Einspeisebereich zu vermeiden. Die beiden Teile liegen dabei in einem sich überlappenden ebenen Schiebesitz aneinander an, um beim Betrieb der Gasturbine eine Relativbewegung zu ermöglichen.
Beim Kaltstart oder beim transienten Betrieb der Gasturbine treten unterschiedliche thermische Dehnungen in der Gasturbinenschaufel auf, insbesondere bei der heiß umströmten Außenwand und bei dem kühleren noch nicht vollständig bzw. ungleichmäßig erwärmten Prallkühleinsatz. Diese, besonders in Richtung der Schaufelachse auftretenden Dehnungen können den Überlappungsbereich bzw. den Schiebesitz mechanisch entlasten und so einen unerwünschten Spalt zwischen den beiden aneinanderliegenden Abschnitten des Prallkühlelementes ermöglichen, durch den Kühlluft aus dem innern des Prallkühleinsatzes ungenutzt als Leckage entweichen kann.
Die Aufgabe der Erfindung ist daher die Angabe einer Turbinenschaufel, welche Kühlmedium einspart. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung hierzu eine entsprechend verbesserte Gasturbine anzugeben.
Die auf die Turbinenschaufel gerichtete Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 und die auf die Gasturbine gerichtete Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Lösung der auf die Turbinenschaufel gerichteten Aufgabe schlägt vor, dass zum Abdichten des Überlappungsbereichs die beiden Abschnitte im Querschnitt wellenförmig ausgebildet sind. Die Lösung geht dabei von der Erkenntnis aus, dass durch die wellenförmige Überlappung der beiden Abschnitte die zwischen ihnen gebildete Überlappungsfläche vergrößert und gezielt ein Kontaktbereich geschaffen wird, an dem die beiden Abschnitte dichtend aneinander anliegen.
Die Wellenform weist dabei zwischen einem Wellental und einem Wellenberg eine ansteigende Flanke und zwischen einem Wellenberg und einem Wellental eine abfallende Flanke auf. Die von den Wellentälern und von den Wellenbergen gebildete Wellenform der beiden sich überlappenden Abschnitte verlaufen annähernd parallel, so dass zwischen benachbarten ansteigenden Flanken und/oder zwischen benachbarten abfallenden Flanken jeweils Kontaktflächen gebildet werden, welche die Leckageströmung verhindern. Dies führt zu einer Einsparung von Kühlmedium. Darüber hinaus führt die Verwendung einer solchen Turbinenschaufel in einer Gasturbine beim Betrieb zu einer Wirkungsgradsteigerung.
Weiter ist eine mechanische Beweglichkeit der beiden dicht aneinanderliegenden Abschnitte gegeben, die zur Kompensation der thermischen Materialdehnung beim Kaltstart bzw. beim transienten Betrieb der Gasturbine erforderlich sind.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung weicht die Frequenz und/oder die Amplitude der Wellenform des ersten Elementes von der zweiten Frequenz bzw. Amplitude der Wellenform des zweiten Elementes ab. Hierdurch wird sicher vermieden, dass die Wellenform der beiden Abschnitte im Überlappungsbereich einen parallel dazu verlaufenden, mäanderförmigen Spalt bilden. Folglich wird zwingend eine zwischen zwei ansteigenden oder abfallenden Flanken liegende Kontaktfläche erzeugt, die trotz der unterschiedlichen thermischen Materialdehnungen oder eines Verschiebens gegeneinander wegen der in der Kontaktfläche wirksamen Dichtkraft einen besonders dichten Überlappungsbereich gewährleistet. Besonders beim Anfahren der Gasturbine, bei bereits heißer Turbinenschaufelaußenwand und noch vergleichsweise kühlem Prallkühleinsatz, können somit die Überlappungsbereiche sicher abgedichtet werden.
Besonders vorteilhaft ist die Ausgestaltung, bei der sich die Frequenz (und/oder Amplitude) der Wellenform des ersten Elementes in einer Größenordnung von max. ±6% sich von der Frequenz (und/oder Amplitude) der Wellenform des zweiten Elementes unterscheidet. Die Frequenzen und die Amplituden sind dabei so zu wählen, dass die wärmebedingten Materialdehnungen der Elemente keine gegenseitige mechanische Behinderung hervorrufen und somit eine sichere Dichtwirkung gewährleisten. Ferner sind die Parameter der Wellenform auf das Material des Prallkühleinsatzes abgestimmt.
Der für den Überlappungsbereich benötigte Bauraum kann besonders platzsparend sein, wenn der Überlappungsbereich im Querschnitt nicht mehr als fünf Schwingungsperioden aufweist.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung ist der Prallkühleinsatz mehrteilig ausgebildet. Somit können die den Prallkühleinsatz bildenden Teile von einer oben offenen Schaufelspitze ausgehend in das hohle Schaufelblatt nacheinander eingeschoben werden. Danach liegen die Abschnitte der einzelnen Teile jeweils in einem Überlappungsbereich aneinander, der auch als Schiebesitz bezeichnet wird. Eine besonders einfache Verschiebung ist gewährleistet, da die Verschieberichtung des Prallkühleinsatzes senkrecht zur Ausbreitung der Welle verläuft.
Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:
Fig. 1
eine perspektivische Ansicht einer Turbinenschaufel mit einem Prallkühleinsatz,
Fig. 2
die Detailansicht eines Überlappungsbereichs des Prallkühleinsatzes der Turbinenschaufel gemäß Fig. 1 und
Fig. 3
die Detailansicht eines alternativen Überlappungsbereichs des Prallkühleinsatzes der Turbinenschaufel gemäß Fig. 1.
Gasturbinen und deren Arbeitsweisen sind allgemein bekannt. Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäße Turbinenschaufel 1 mit einem Plattformbereich 2 und mit einem sich entlang einer Schaufelachse 2a erstreckenden Schaufelblatt 2b. Das Schaufelblatt 2b weist zumindest einen Hohlraum 3 auf, in dem ein Prallkühleinsatz 5 vorgesehen ist. Ferner weist das Schaufelblatt 2b eine von einem Heißgas 7 der Gasturbine anströmbare Schaufelvorderkante 9 auf, von der aus sich eine Saugseitenwand 11 und eine Druckseitenwand 13 zu einer Schaufelhinterkante 15 erstreckt. Die Turbinenschaufel 1 kann sowohl eine Leitschaufel als auch eine Laufschaufel sein.
Die inneren Oberflächen 19 der Seitenwände 11, 13 umschließen den Hohlraum 3. Unter Bildung eines Zwischenraums 22 ist die Oberfläche 19 vom Prallkühleinsatz 5 mittels mehrerer rippe-oder kreisförmiger Abstandselemente 21 beabstandet. Der im Inneren der Prallkühleinsätze 5 umschlossene Kühlmittelkanal 23 ist von einem Kühlmedium durchströmbar. Die Prallkühleinsätze 5 weisen ferner Prallkühlöffnungen 25 auf, durch welche das im Kühlmittelkanal 23 strömende Kühlmedium strömen und danach senkrecht auf die Oberflächen 19 der Seitenwände 11, 13 prallen kann, um diese zu kühlen.
Der Prallkühleinsatz 27 ist in Richtung der Schaufelachse 2a gesehen dabei aus zwei separaten Teilen 29, 31 gebildet, welche sich jeweils mit einem Abschnitt 30, 32 in einem Überlappungsbereich 33, 35 aneinanderliegend überlappen. Der Überlappungsbereich 33, 35 liegt dabei außerhalb der mittleren Schaufelblatthöhe.
Der in der Fig. 1 dargestellte untere Teil 31 des Prallkühleinsatzes ist an der unteren Plattform und der obere Teil 29 an einer nicht dargestellten oberen Plattform im Anschlussbereich gasdicht zur Vermeidung von Leckagen fixiert.
Da beim Betrieb des Gasturbine sich das heiße Schaufelblatt 2b in Richtung der Schaufelachse 2a mehr dehnt als der kühle Prallkühleinsatz 27, ist eine entlang der Schaufelachse 2a gerichtete Beweglichkeit der beiden fixierten Teile 29, 31 im Überlappungsbereich 33, 35 notwendig.
Fig. 2 und Fig. 3 zeigen jeweils eine alternative Ausgestaltung des Überlappungsbereichs 33, 35 in einer Detailansicht.
Der Prallkühleinsatz 5 ist von der inneren Oberfläche 19 unter Bildung des Zwischenraumes 22 beabstandet. Beim Betrieb der Gasturbine wird die Saugseitenwand 11 von dem Heißgas 7 umströmt. Zur Kühlung der Saugseitenwand 11 strömt aus dem Kühlmittelkanal 23 das Kühlmedium 36 durch die Prallkühlöffnungen 25 hindurch und prallt kühlend auf die innere Oberfläche 19.
In Fig. 2 sind die beiden Abschnitte 30, 32 mit einer identischen Wellenform ausgebildet, d.h. die Wellenformen der beiden Abschnitte 30, 32 der Teile 29, 31 weisen eine identische Frequenz f und eine identische Amplitude A auf. Durch den mäanderförmigen Spalt 37 zwischen den beiden Abschnitten 30, 32 kann eine durch Verwirbelungen verminderte Leckage strömen, verglichen mit einer Leckage bei einem ebenen Überlappungsbereich nach dem Stand der Technik. Bei einer in Bezug auf Fig. 2 nach links oder rechts zueinander, also entlang der Schaufelachse 2a, verschobenen Position der Abschnitte 30, 32 können die ansteigenden Flanken 39 oder die abfallenden Flanken 40 der benachbarten Abschnitte 30, 32 unter Bildung einer Kontaktfläche aber auch dicht aneinander anliegen. Eine Verschiebung der beiden Teile 29, 31 senkrecht dazu ist aufgrund der vorgegebenen Geometrie des Schaufelblattes 2b und des Prallkühleinsatzes 5 nicht möglich.
Fig. 3 zeigt den Überlappungsbereich 33 mit den beiden gegenüberliegenden Abschnitten 30, 32, welche eine unterschiedliche Frequenz f und eine unterschiedliche Amplitude A aufweisen. Hierdurch ist zwischen den beiden Abschnitten 30, 32 ein Spiel in Richtung des Pfeils 41, also parallel zur Schaufelachse 2a, möglich, ohne das die Dichtwirkung des Überlappungsbereiches 33 abnimmt. Unabhängig von den thermischen Dehnungen des Prallkühleinsatzes 5 liegen die ansteigenden Flanken 39 bzw. abfallenden Flanken 40 der Wellenform zumindest einer Periode der beiden Abschnitte 30, 32 dichtend aneinander an, so dass jederzeit eine zur Schaufelachse 2a parallel verlaufende Kontaktfläche 43 vorhanden ist.
Bei auftretenden Materialdehnungen bzw. Verschiebungen der Abschnitte 30, 32 gegeneinander verlagert sich die Kontaktfläche 43 innerhalb des Überlappungsbereichs 33, 35 von einer Periode zu einer benachbarten Periode. Daher ist zweckmäßigerweise eine Mindestanzahl von zwei Perioden im Überlappungsbereich 33, 35 vorgesehen, um eine besonders sichere Abdichtung des Kühlmittelkanals 23 gegenüber dem Zwischenraum 22 zu erzielen.
Je nach Anforderung können zur gleichmäßigeren Kühlung der Seitenwände 11, 13 auch im Überlappungsbereich 33, 35 Prallkühlöffnungen 25 vorgesehen sein, insbesondere im Bereich der Wellentäler oder Wellenberge der Abschnitte 30, 32.
Die Wellenform ist nicht zwingend sinusförmig. Eine gleiche Wirkung ist auch mit einer Wellenform bestehend aus aufeinanderfolgenden Halbkreisen oder Halbellipsen erzielbar. Darüber hinaus ist eine Dreiecksform, eine Sägezahnform oder eine Rechteckform ebenfalls denkbar.
Durch die verbesserte Dichtwirkung des Prallkühleinsatzes 5 im Vergleich zu den ebenen Anlageflächen aus dem Stand der Technik kann eine Kühllufteinsparung erzielt werden, die bei einer Verwendung der Turbinenschaufel in einer Gasturbine zu einer Wirkungsgradsteigerung führt. Gleichfalls ist die erfindungsgemäße wellenförmige Überlappung auf jedes prallgekühlte Bauteil einer Gasturbine mit einem Prallkühlblech, z. B. auf einen der Laufschaufel außen gegenüberliegenden Führungsring oder auf ein Brennkammerhitzeschild, übertragbar.

Claims (6)

  1. Turbinenschaufel (1), insbesondere Leitschaufel für eine Gasturbine,
    welche aufeinanderfolgend einen Schaufelfuß, einen Plattformbereich (2) und ein hohles Schaufelblatt (2b) zur Aufnahme eines blechförmigen Prallkühleinsatzes (5, 27) umfasst,
    welcher zumindest zwei sich in einem Überlappungsbereich (33, 35) überlappende, aneinanderliegende Abschnitte (30, 32) aufweist,
    dadurch gekennzeichnet, dass zum Abdichten des Überlappungsbereichs (33, 35) die beiden Abschnitte (30, 32) im Überlappungsbereich (33, 35) im Querschnitt wellenförmig ausgebildet sind.
  2. Turbinenschaufel (1) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz (f) und/oder die Amplitude (A) der Wellenform des ersten Abschnitts (30) von der Frequenz (f) und/oder Amplitude (A) der Wellenform des zweiten Abschnitts (32) abweicht.
  3. Turbinenschaufel (1) nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz (f) und/oder Amplitude (A) der Wellenform des ersten Abschnitts (30) in einer Großenordnung von ±6% sich von der Frequenz (f) und/oder Amplitude (A) der Wellenform des zweiten Abschnitts (32) unterscheidet.
  4. Turbinenschaufel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Überlappungsbereich (33, 35) nicht mehr als 5 Schwingungsperioden aufweist.
  5. Turbinenschaufel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Prallkühleinsatz (5) mehrteilig ausgebildet ist.
  6. Gasturbine mit einer Turbinenschaufel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
EP04009326A 2004-04-20 2004-04-20 Turbinenschaufel mit einem Prallkühleinsatz Withdrawn EP1589192A1 (de)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP04009326A EP1589192A1 (de) 2004-04-20 2004-04-20 Turbinenschaufel mit einem Prallkühleinsatz
US11/578,920 US8137055B2 (en) 2004-04-20 2005-04-01 Turbine blade with an impingement cooling insert
ES05731679T ES2308476T3 (es) 2004-04-20 2005-04-01 Pala de turbina con un inserto de refrigeracion por rebote.
EP05731679A EP1738060B1 (de) 2004-04-20 2005-04-01 Turbinenschaufel mit einem prallkühleinsatz
DE502005004644T DE502005004644D1 (de) 2004-04-20 2005-04-01 Turbinenschaufel mit einem prallkühleinsatz
PCT/EP2005/051487 WO2005103452A1 (de) 2004-04-20 2005-04-01 Turbinenschaufel mit einem prallkühleinsatz

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP04009326A EP1589192A1 (de) 2004-04-20 2004-04-20 Turbinenschaufel mit einem Prallkühleinsatz

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP1589192A1 true EP1589192A1 (de) 2005-10-26

Family

ID=34924665

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP04009326A Withdrawn EP1589192A1 (de) 2004-04-20 2004-04-20 Turbinenschaufel mit einem Prallkühleinsatz
EP05731679A Not-in-force EP1738060B1 (de) 2004-04-20 2005-04-01 Turbinenschaufel mit einem prallkühleinsatz

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP05731679A Not-in-force EP1738060B1 (de) 2004-04-20 2005-04-01 Turbinenschaufel mit einem prallkühleinsatz

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8137055B2 (de)
EP (2) EP1589192A1 (de)
DE (1) DE502005004644D1 (de)
ES (1) ES2308476T3 (de)
WO (1) WO2005103452A1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008081486A1 (en) * 2007-01-04 2008-07-10 Ansaldo Energia S.P.A. Spacer for gas turbine blade insert
CN100420542C (zh) * 2006-06-22 2008-09-24 上海电气电站设备有限公司 镶入式焊接隔板的装配工艺
EP3293356A1 (de) * 2016-09-06 2018-03-14 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co KG Laufschaufel für eine turbomaschine mit beweglich gelagertem prallkühleinsatz sowie zugehöriges herstellungsverfahren

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8206109B2 (en) * 2009-03-30 2012-06-26 General Electric Company Turbine blade assemblies with thermal insulation
US8777569B1 (en) * 2011-03-16 2014-07-15 Florida Turbine Technologies, Inc. Turbine vane with impingement cooling insert
US9719372B2 (en) 2012-05-01 2017-08-01 General Electric Company Gas turbomachine including a counter-flow cooling system and method
US10100659B2 (en) 2014-12-16 2018-10-16 Rolls-Royce North American Technologies Inc. Hanger system for a turbine engine component
US9879554B2 (en) 2015-01-09 2018-01-30 Solar Turbines Incorporated Crimped insert for improved turbine vane internal cooling
DE102016207162A1 (de) 2016-04-27 2017-11-02 Siemens Aktiengesellschaft Kühlfluidverteiler für eine Schaufel aus mehreren Teileinsätzen
PL232314B1 (pl) 2016-05-06 2019-06-28 Gen Electric Maszyna przepływowa zawierająca system regulacji luzu
US10309246B2 (en) 2016-06-07 2019-06-04 General Electric Company Passive clearance control system for gas turbomachine
US10605093B2 (en) 2016-07-12 2020-03-31 General Electric Company Heat transfer device and related turbine airfoil
US10392944B2 (en) 2016-07-12 2019-08-27 General Electric Company Turbomachine component having impingement heat transfer feature, related turbomachine and storage medium
US10767487B2 (en) * 2016-11-17 2020-09-08 Raytheon Technologies Corporation Airfoil with panel having flow guide
JP6655589B2 (ja) * 2017-11-29 2020-02-26 三菱重工業株式会社 計測システム、加工システム、計測方法及びプログラム
CN111764967B (zh) * 2020-07-06 2022-10-14 中国航发湖南动力机械研究所 涡轮叶片尾缘冷却结构

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2888241A (en) * 1954-06-09 1959-05-26 Stalker Corp Fabricated cooled turbine blades
GB833770A (en) * 1956-11-01 1960-04-27 Havilland Engine Co Ltd Hollow turbine or compressor blades
GB1261765A (en) * 1966-12-01 1972-01-26 Gen Electric Improvements in axial flow turbomachinery vanes
US3707750A (en) * 1968-11-14 1973-01-02 Mtu Muenchen Gmbh Method for manufacturing a turbine blade
US4056332A (en) * 1975-05-16 1977-11-01 Bbc Brown Boveri & Company Limited Cooled turbine blade
US4403917A (en) * 1980-01-10 1983-09-13 Societe Nationale D'etude Et De Construction De Moteurs D'aviation "S.N.E.C.M.A." Turbine distributor vane
US6439847B2 (en) * 2000-01-31 2002-08-27 Alstom (Switzerland) Ltd. Air-cooled turbine blade
GB2386926A (en) * 2002-03-27 2003-10-01 Alstom Two part impingement tube for a turbine blade or vane

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2873944A (en) * 1952-09-10 1959-02-17 Gen Motors Corp Turbine blade cooling
GB753224A (en) * 1953-04-13 1956-07-18 Rolls Royce Improvements in or relating to blading for turbines or compressors
US4257734A (en) * 1978-03-22 1981-03-24 Rolls-Royce Limited Guide vanes for gas turbine engines
JP2001140602A (ja) 1999-11-12 2001-05-22 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスタービン静翼
US7104756B2 (en) * 2004-08-11 2006-09-12 United Technologies Corporation Temperature tolerant vane assembly

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2888241A (en) * 1954-06-09 1959-05-26 Stalker Corp Fabricated cooled turbine blades
GB833770A (en) * 1956-11-01 1960-04-27 Havilland Engine Co Ltd Hollow turbine or compressor blades
GB1261765A (en) * 1966-12-01 1972-01-26 Gen Electric Improvements in axial flow turbomachinery vanes
US3707750A (en) * 1968-11-14 1973-01-02 Mtu Muenchen Gmbh Method for manufacturing a turbine blade
US4056332A (en) * 1975-05-16 1977-11-01 Bbc Brown Boveri & Company Limited Cooled turbine blade
US4403917A (en) * 1980-01-10 1983-09-13 Societe Nationale D'etude Et De Construction De Moteurs D'aviation "S.N.E.C.M.A." Turbine distributor vane
US6439847B2 (en) * 2000-01-31 2002-08-27 Alstom (Switzerland) Ltd. Air-cooled turbine blade
GB2386926A (en) * 2002-03-27 2003-10-01 Alstom Two part impingement tube for a turbine blade or vane

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100420542C (zh) * 2006-06-22 2008-09-24 上海电气电站设备有限公司 镶入式焊接隔板的装配工艺
WO2008081486A1 (en) * 2007-01-04 2008-07-10 Ansaldo Energia S.P.A. Spacer for gas turbine blade insert
JP2010515850A (ja) * 2007-01-04 2010-05-13 アンサルド エネルジア エス．ピー．エー． ガスタービンブレード・インサート用スペーサ
EP3293356A1 (de) * 2016-09-06 2018-03-14 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co KG Laufschaufel für eine turbomaschine mit beweglich gelagertem prallkühleinsatz sowie zugehöriges herstellungsverfahren
US10781699B2 (en) 2016-09-06 2020-09-22 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Rotor blade for a turbomachine and method for the assembly of a rotor blade for a turbomachine

Also Published As

Publication number Publication date
ES2308476T3 (es) 2008-12-01
DE502005004644D1 (de) 2008-08-21
WO2005103452A1 (de) 2005-11-03
US8137055B2 (en) 2012-03-20
EP1738060B1 (de) 2008-07-09
US20080260537A1 (en) 2008-10-23
EP1738060A1 (de) 2007-01-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1589192A1 (de) Turbinenschaufel mit einem Prallkühleinsatz
DE60202212T2 (de) Kühlbares segment für turbomaschinen und turbinen mit brennkammer
DE69409332T2 (de) Dichtung in einer Gasturbine
DE60220875T2 (de) Gekühlte Rotorschaufel für industrielle Gasturbinen
DE69516423T2 (de) Dichtsteifenanordnung für gasturbinenstahltriebwerke
DE60210684T2 (de) Dichtung eines Turbinenmantelrings
DE69718673T2 (de) Kühlbare schaufelstruktur für eine gasturbine
DE69926332T2 (de) Bürstendichtung für eine Turbomaschine
EP0677715B1 (de) Wärmetauscher zum Kühlen von Abgas eines Kraftfahrzeugmotors
DE69106984T2 (de) Einrichtung und Verfahren zur Reduzierung unterschiedlicher thermischer Ausdehnung bei Gasturbinenschaufeln.
DE60307070T2 (de) Prallkühlung der gasturbinenschaufeln
EP1276972B1 (de) Turbine
DE1919568C3 (de) Auskleidung für das Strahlrohr eines Gasturbinentriebwerks
EP2300686B1 (de) Gasturbine mit einer leitschaufel
DE69500735T2 (de) Gasturbinenschaufel
CH701538B1 (de) Verfahren zum Abdichten mehrerer Brennkammern.
DE102008002890A1 (de) Wechselseitig gekühltes Turbinenleitrad
DE3231689A1 (de) Mehrfach prallgekuehltes gebilde, insbesondere ummantelung eines gasstroemungsweges
EP2559942A1 (de) Brennkammerkopf einer Gasturbine mit Kühlung und Dämpfung
DE4238659A1 (de)
EP0031174B1 (de) Gekühlte Gasturbinenschaufel
CH708795A2 (de) Segment für ein ringförmiges Rotationsmaschinen-Leitradbauteil.
DE69720490T2 (de) Wärmetauscher
EP2199725A1 (de) Multi-Impingement-Verbund zum Kühlen einer Wand
WO2001009553A1 (de) Prallkühlvorrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LI LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL HR LT LV MK

AKX Designation fees paid
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20060628

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: 8566