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EP1895105A1 - Verfahren zum Kühlen von Turbinenschaufeln eines Schaufelkranzes sowie Turbinenschaufelsegment für einen Turbinenschaufelkranz mit mindestens zwei aerodynamisch profilierten Schaufelblättern - Google Patents

Verfahren zum Kühlen von Turbinenschaufeln eines Schaufelkranzes sowie Turbinenschaufelsegment für einen Turbinenschaufelkranz mit mindestens zwei aerodynamisch profilierten Schaufelblättern Download PDF

Info

Publication number
EP1895105A1
EP1895105A1 EP06018135A EP06018135A EP1895105A1 EP 1895105 A1 EP1895105 A1 EP 1895105A1 EP 06018135 A EP06018135 A EP 06018135A EP 06018135 A EP06018135 A EP 06018135A EP 1895105 A1 EP1895105 A1 EP 1895105A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
turbine
blades
fluid
blade
side wall
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Withdrawn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
EP06018135A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Fathi Ahmad
Hans-Thomas Dr. Bolms
Michael Kluck
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 EP06018135A priority Critical patent/EP1895105A1/de
Priority to PCT/EP2007/056423 priority patent/WO2008025583A1/de
Publication of EP1895105A1 publication Critical patent/EP1895105A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • F01D9/00—Stators
    • F01D9/06—Fluid supply conduits to nozzles or the like
    • F01D9/065—Fluid supply or removal conduits traversing the working fluid flow, e.g. for lubrication-, cooling-, or sealing fluids
    • 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
    • F01D9/00—Stators
    • F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
    • F01D9/04—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector
    • F01D9/041—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector using blades

Definitions

  • the invention relates to a method for cooling turbine blades of a turbine blade ring. Moreover, the invention relates to a turbine blade segment for a turbine blade ring, with a platform, on whose surface at least two aerodynamically profiled blades extending transversely thereto are provided, each having a pressure side wall and a suction side wall, each extending from an upstream side edge to a downstream edge extend, based on the flow direction of a hot gas flowing around the blades.
  • An aforementioned turbine blade segment is from the EP 1 227 218 and comprises an inner platform and an outer platform for guiding a working fluid flowing through the turbine. Between the platforms, three airfoils profiled in cross-section are provided for the deflection of the hot gas.
  • the hollow blades are identical to each other and can be traversed by a fluid which can be supplied from the outside of a rotor engaging around, arranged on the inner platforms mounting ring. In order to prevent a harmful intake of hot gas in the gap enclosed by the fastening ring and the rotor, the fluid supplied to the fastening ring is blown out at this point with increased pressure.
  • the object of the invention is therefore to provide a generic turbine blade segment and a method for cooling such a turbine blade segment, which leads to an overall extended life of the turbine blade segment.
  • the object directed to the device is achieved by a turbine blade segment according to claim 5 and the object directed to the method by the features of claim 1.
  • the invention is overcome by the implicit, but in this case unnecessary restriction that all blades of a turbine blade segment or a turbine blade ring must be formed in the same manner and that the fluid must be passed through all the blades in the blade ring.
  • the invention proposes that at least one of the blades of the turbine blade segment is not flowed through by the fluid or that at least two of the blades of the blade ring are traversed by a different sized fluid flow.
  • the invention is based on the finding that the passage of the generally comparatively cool fluid through all the blades leads to an increase in the thermal stresses in the region of the transition between the blade and the platform and accordingly to a reduction in the service life of the turbine blade segment, provided all the blades of the Turbine vane segment are flowed through evenly.
  • the service life of the turbine vane segment may be extended by passing a larger portion of the fluid through the less loaded airfoil (s) than the previously loaded airfoil of the turbine vane segment, as compared to the prior art.
  • the proportion of the fluid flow carried out for blocking the gap by the turbine guide vane segment is effected only by the less loaded airfoils of the turbine vane segment and not by its higher-loaded airfoil.
  • the fluid used to block off gaps in the hot gas duct can thus be passed through the invention without reducing the service life of the turbine vane segment.
  • the suction side wall of the pressure side wall of an adjacent airfoil of the turbine blade segment directly opposite, in particular the thermal load in Reduced area between the suction side wall and the platform edge. It is possible that the higher loaded blade is solid or has a different profile cross-section than the lower loaded blade.
  • the proposal is particularly applied to turbine blade segments which are preferably uncooled or only slightly cooled, such as the turbine blades of the third or fourth turbine stage of a stationary gas turbine or the turbine vanes of a low pressure turbine.
  • FIG. 1 shows a turbomachine designed as a gas turbine 1 in a longitudinal partial section. It has inside a rotatably mounted about a machine axis 2 rotor 3, which is also referred to as a turbine runner. Along the rotor 3 successive an intake 4, a compressor 5, a toroidal annular combustion chamber 6 with a plurality of rotationally symmetrical to each other arranged burners 7, a turbine unit 8 and an exhaust housing 9.
  • the annular combustion chamber 6 forms a combustion chamber 17 which communicates with an annular hot gas channel 18.
  • There four successive turbine stages 10 form the turbine unit 8. Each turbine stage 10 is formed of two blade rings or rows.
  • each a vane ring 13 formed from a rotor blades 15 row 14.
  • the vanes 12 are externally attached to the stator, whereas the blades 15 a row 14 by means of a turbine disk 19 on the rotor 3 are attached.
  • a generator or a working machine (not shown) is coupled.
  • the guide vanes 12 arranged in the turbine unit 8 are fixed radially inward in a fastening ring 20 encompassing the rotor 3, in order to increase their rigidity and to improve their vibration characteristics.
  • working hot gas 11 flows unused between the fixing ring 20 and the rotor 3 in the direction of the exhaust housing 9, which is provided therebetween Gap blocked by blowing cooling air for hot gas 11.
  • This cooling air is guided from radially outside through the blades of the guide vanes 12 to the mounting ring 20 and can optionally be used simultaneously for their cooling.
  • Turbine vane segment 30 for the third or fourth turbine stage of the gas turbine 1 or for a low-pressure turbine in a side view.
  • Turbine vane segment 30 includes an outer platform 31 and an inner platform 33, and three airfoils 32, 34, 36 extending therebetween.
  • Each airfoil 32, 34, 36 has a suction sidewall 38 and a pressure sidewall 46 extending from a leading edge 37, respectively Trailing edge 39 run.
  • the airfoils 32, 34, 36 are curved in cross-section (FIG. 3), wherein the pressure side wall 46 of the first of the three airfoils 32 is directly adjacent to a first edge 40 of the inner platform 33.
  • the suction side wall 38 of the first airfoil 32 is the pressure side wall 46 of the second airfoil 34 and the suction side wall 38 of the second airfoil 34 is the pressure side wall 46 of the third airfoil 36 directly opposite.
  • a first region A is present.
  • a region B Between the suction side wall 38 of the first and second airfoil 32, 34 and the pressure side wall 46 of the second and third airfoil 34, 36 is a region B and between the suction side wall 38 of the third airfoil 36 and an edge 44 of the platform 33 is a region C. available. Regardless of the axial position at which the regions A, B, C are determined, it is apparent that they have different distances and accordingly due to the hot gas 11 flowing past them during operation the gas turbine 1 different mechanical and thermal loads are exposed.
  • the invention proposes that the fluid only by the less loaded blades 32, 34 of the Turbine vane segment 30 to lead and not by the higher loaded blade 36.
  • the airfoil 36 may be solid as shown. If the third airfoil 36 is hollow, its cavity can also be closed on both sides platform-side, to prevent the flow through it to block required cooling air. For this purpose, after the casting production of the turbine vane segment, the platform-side openings of the cavity can be closed by welding a suitable sheet-metal lid.
  • the loadings of the blades 32, 34 that increase the performance of the fluid are critical to their lifetime, since their new total load is still lower than that of the higher-loaded blade 36.
  • the service life of the turbine blade segment 30 is thus still of the Life of the airfoil 36 limited, but compared to the known from the prior art turbine vane segment extended.
  • the invention can be applied in such a way that the required for blocking portion of the cooling air exclusively by the less loaded blades 32, 34 of the turbine vane segment 30 is guided. Accordingly, during operation of the gas turbine 1 by the less loaded blades 32, 34 flows a larger fluid flow (per unit time) than by the higher loaded blade 36.
  • the less loaded airfoils 32, 34 may be formed more bulged in cross-section than the higher loaded airfoil 36, i. the curved teardrop shape of the cross section of the blades 32, 24 is thicker in the upstream region than the blade 36.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kühlen von Turbinenschaufeln eines Turbinenschaufelkranzes (13). Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Turbinenschaufelsegment (30) für einen Turbinenschaufelkranz (13), mit einer Plattform (31, 33), an deren Oberfläche mindestens zwei sich quer dazu erstreckende aerodynamisch profilierte Schaufelblätter (32, 34, 36) vorgesehen sind, welche jeweils eine Druckseitenwand (46) und eine Saugseitenwand (38) aufweisen, die sich jeweils von einer anströmseitigen Vorderkante (39) zu einer abströmseitigen Hinterkante (37) erstrecken, bezogen auf die Strömungsrichtung eines die Schaufelblätter (32, 34, 36) umströmenden Heißgases (11). Um ein Turbinenleitschaufelsegment (30) mit einer verlängerten Lebensdauer anzugeben, wird vorgeschlagen, dass eines der Schaufelblätter (36) nicht von einem Fluid durchströmbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kühlen von Turbinenschaufeln eines Turbinenschaufelkranzes. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Turbinenschaufelsegment für einen Turbinenschaufelkranz, mit einer Plattform, an deren Oberfläche mindestens zwei sich quer dazu erstreckende aerodynamisch profilierte Schaufelblätter vorgesehen sind, welche jeweils eine Druckseitenwand und eine Saugseitenwand aufweisen, die sich jeweils von einer anströmseitigen Vorderkante zu einer abströmseitigen Hinterkante erstrecken, bezogen auf die Strömungsrichtung eines die Schaufelblätter umströmenden Heißgases.
  • Ein vorgenanntes Turbinenschaufelsegment ist aus der EP 1 227 218 bekannt und umfasst eine innere Plattform sowie eine äußere Plattform zum Führen eines die Turbine durchströmenden Arbeitsmediums. Zwischen den Plattformen sind drei im Querschnitt profilierte Schaufelblätter zur Umlenkung des Heißgases vorgesehen. Die hohlen Schaufelblätter sind zueinander identisch ausgebildet und können von einem Fluid durchströmt werden, welches von außen einem den Rotor umgreifenden, an den inneren Plattformen angeordneten Befestigungsring zuführbar ist. Um einen schädlichen Einzug von Heißgas in den vom Befestigungsring und vom Rotor eingeschlossenen Spalt zu verhindern, wird an dieser Stelle das dem Befestigungsring zugeführte Fluid mit erhöhtem Druck ausgeblasen.
  • Es hat sich herausgestellt, dass die Schaufelblätter eines solchen Segmentes unterschiedlichen mechanischen und thermischen Belastungen geometriebedingt ausgesetzt sind. Dasjenige Schaufelblatt, welches mit seiner Saugseitenwand zum Rand der Plattform unmittelbar benachbart ist, ist höheren mechanischen und thermischen Belastungen ausgesetzt als diejenigen Schaufelblätter, deren jeweilige Saugseitenwand der Druckseitenwand eines benachbarten Schaufelblattes unmittelbar gegenüberliegt. Sofern aufgrund der dauerhaften Betriebsbelastung Risse als Verschleißerscheinungen auftreten, geschieht dies zumeist in dem Übergangsbereich - dem so genannten Fillet - von Plattform und demjenigen Schaufelblatt, welches die höchste der auftretenden mechanischen und thermischen Belastung erfährt. In diesem Falle ist das gesamte Turbinenleitschaufelsegment auszutauschen, obwohl die anderen Schaufelblätter ihr Lebensdauerende dagegen noch nicht erreicht haben.
  • Aufgabe der Erfindung ist daher die Bereitstellung eines gattungsgemäßen Turbinenschaufelsegmentes sowie ein Verfahren zum Kühlen eines solchen Turbinenschaufelsegmentes, welches zu einer insgesamt verlängerten Lebensdauer des Turbinenschaufelsegments führt.
  • Die auf die Vorrichtung gerichtete Aufgabe wird durch ein Turbinenschaufelsegment gemäß dem Anspruch 5 und die auf das Verfahren gerichtete Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
  • Die Erfindung löst sich von der implizit vorhandenen, jedoch in diesem Fall unnötigen Einschränkung, dass alle Schaufelblätter eines Turbinenschaufelsegmentes oder eines Turbinenschaufelkranzes in gleicher Art und Weise ausgebildet sein müssen und dass das Fluid durch alle im Schaufelkranz vorhandenen Schaufelblätter geführt werden muss. Die Erfindung schlägt vor, dass zumindest eines der Schaufelblätter des Turbinenschaufelsegmentes nicht von dem Fluid durchströmt wird oder dass mindestens zwei der Schaufelblätter des Schaufelkranzes von einem unterschiedlich großen Fluidstrom durchflossen werden.
  • Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass das Durchführen des in der Regel vergleichsweise kühlen Fluid durch alle Schaufelblätter zu einer Erhöhung der thermischen Spannungen im Bereich des Überganges von Schaufelblatt zur Plattform und dementsprechend zu einer Verringerung der Lebensdauer des Turbinenleitschaufelsegmentes führt, sofern alle Schaufelblätter des Turbinenleitschaufelsegmentes gleichmäßig davon durchströmt werden. In Abkehr davon kann die Lebensdauer des Turbinenleitschaufelsegmentes verlängert werden, indem - im Vergleich zum Stand der Technik - ein größerer Anteil des Fluid durch das oder die geringer belasteten Schaufelblätter als durch dass bisher höher belastete Schaufelblatt des Turbinenleitschaufelsegmentes geführt wird. Es werden somit lediglich die bisher geringer belasteten Schaufelblätter des Turbinenleitschaufelsegmentes mit der durch die Durchführung des Fluids einhergehenden Belastungen beaufschlagt; die bisher höher belasteten Schaufelblätter werden von dieser Aufgabe ausgenommen und somit entlastet. Dadurch kann die die Lebensdauer des Turbinenleitschaufelsegmentes begrenzende Belastung des auch aufgrund der Geometrie höher belastete Schaufelblattes trotz der bedarfsgerechten Bereitstellung von Fluid am Befestigungsring vermindert werden. Oder mit anderen Worten: Da die geringer belasteten Schaufelblätter ohnehin nicht der lebensdauerbegrenzende Teil des Turbinenleitschaufelsegmentes ist, kann deren Belastung durch die Durchführung eines größeren Fluidstroms zur Entlastung des bisher höher belasteten Schaufelblattes problemlos erhöht werden.
  • Sofern die Schaufelblätter des Turbinenschaufelsegmentes auch von dem durchströmenden Fluid gekühlt werden, kann eine unterschiedlich starke Kühlung der Schaufelblätter durch unterschiedlich große Fluidströme den gleichen Effekt bewirken. Der Anteil der zur Sperrung des Spaltes durch das Turbinenleitschaufelsegment durchgeführten Fluidströmung erfolgt erfindungsgemäß nur durch die geringer belasteten Schaufelblätter des Turbinenleitschaufelsegmentes und nicht durch dessen höher belastetes Schaufelblatt.
  • Insgesamt kann somit durch die Erfindung das zur Sperrung von im Heißgaskanal angrenzenden Spalten verwendete Fluid ohne Verminderung der Lebensdauer des Turbinenleitschaufelsegments durch dieses geleitet werden.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben und werden wie nachfolgend beschrieben.
  • Wenn dasjenige - höher belastete - Schaufelblatt, dessen Saugseitenwand zum Rand der Plattform unmittelbar benachbart ist, von einem kleineren Fluidstrom durchströmt wird als dasjenige - geringer belastete - Schaufelblatt, dessen Saugseitenwand der Druckseitenwand eines benachbarten Schaufelblattes des Turbinenleitschaufelsegments unmittelbar gegenüberliegt, kann insbesondere die thermische Belastung im Bereich zwischen der Saugseitenwand und dem Plattformrand reduziert werden. Dabei ist es möglich, dass das höher belastete Schaufelblatt massiv ausgebildet ist oder einen anderen Profilquerschnitt aufweist als das niedriger belastete Schaufelblatt.
  • Das Strömen von Fluid durch ein bisher höher belastetes Schaufelblatt des Turbinenleitschaufelsegmentes kann vermieden werden, indem das betreffende Schaufelblatt massiv ausgebildet ist. Falls das betreffende Schaufelblatt jedoch hohl ist, ist zumindest eine der zu den Plattformen zugewandten Seiten des Hohlraums verschlossen.
  • Der Vorschlag wird insbesondere auf Turbinenschaufelsegmente angewendet, die vorzugsweise ungekühlt oder nur geringfügig gekühlt sind, wie beispielsweise die Turbinenleitschaufeln der dritten oder vierten Turbinenstufe einer stationären Gasturbine oder die Turbinenleitschaufeln einer Niederdruckturbine.
  • Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung erläutert.
    Es zeigen:
    • FIG 1
    eine Gasturbine in einem Längsteilschnitt,
    FIG 2
    eine Seitenansicht auf ein Turbinenleitschaufelsegment mit drei identisch profilierten Schaufelblättern und
    FIG 3
    den Querschnitt durch das Turbinenleitschaufelsegment gemäß FIG 2.
  • FIG 1 zeigt eine als Gasturbine 1 ausgebildete Turbomaschine in einem Längsteilschnitt. Sie weist im Inneren einen um eine Maschinenachse 2 drehgelagerten Rotor 3 auf, der auch als Turbinenläufer bezeichnet wird. Entlang des Rotors 3 folgen aufeinander ein Ansauggehäuse 4, ein Verdichter 5, eine torusartige Ringbrennkammer 6 mit mehreren rotationssymmetrisch zueinander angeordneten Brennern 7, eine Turbineneinheit 8 und ein Abgasgehäuse 9. Die Ringbrennkammer 6 bildet einen Verbrennungsraum 17, der mit einem ringförmigen Heißgaskanal 18 kommuniziert. Dort bilden vier hintereinander geschaltete Turbinenstufen 10 die Turbineneinheit 8. Jede Turbinenstufe 10 ist aus zwei Schaufelkränzen oder auch -reihen gebildet. In Strömungsrichtung eines in der Ringbrennkammer 6 erzeugten Heißgases 11 gesehen, folgt im Heißgaskanal 18 jeweils einem Leitschaufelkranz 13 eine aus Laufschaufeln 15 gebildete Reihe 14. Die Leitschaufeln 12 sind außen am Stator befestigt, wohingegen die Laufschaufeln 15 einer Reihe 14 mittels einer Turbinenscheibe 19 am Rotor 3 angebracht sind. An dem Rotor 3 ist ein Generator oder eine Arbeitsmaschine (nicht dargestellt) angekoppelt.
  • Die in der Turbineneinheit 8 angeordneten Leitschaufeln 12 sind radial innen in einem den Rotor 3 umgreifenden Befestigungsring 20 festgelegt, um deren Steifigkeit zu erhöhen und deren Schwingungseigenschaften zu verbessern. Um zu vermeiden, dass arbeitsfähiges Heißgas 11 ungenutzt zwischen dem Befestigungsring 20 und dem Rotor 3 in Richtung des Abgasgehäuses 9 strömt, wird der dazwischen vorgesehene Spalt durch Ausblasen von Kühlluft für Heißgas 11 gesperrt. Diese Kühlluft wird dabei von radial außen durch die Schaufelblätter der Leitschaufeln 12 zum Befestigungsring 20 geführt und kann ggf. gleichzeitig zu deren Kühlung eingesetzt werden.
  • FIG 2 zeigt ein Turbinenleitschaufelsegment 30 für die dritte oder vierte Turbinenstufe der Gasturbine 1 oder für eine Niederdruckturbine in einer Seitenansicht. Das Turbinenleitschaufelsegment 30 umfasst eine äußere Plattform 31 und eine innere Plattform 33 sowie drei sich dazwischen erstreckende Schaufelblätter 32, 34, 36. Jedes Schaufelblatt 32, 34, 36 weist eine Saugseitenwand 38 sowie eine Druckseitenwand 46 auf, die jeweils von einer Vorderkante 37 zu einer Hinterkante 39 verlaufen. Die Schaufelblätter 32, 34, 36 sind im Querschnitt gewölbt (FIG 3), wobei die Druckseitenwand 46 der ersten der drei Schaufelblätter 32 zu einem ersten Rand 40 der inneren Plattform 33 unmittelbar benachbart ist. Die Saugseitenwand 38 des ersten Schaufelblattes 32 liegt der Druckseitenwand 46 des zweiten Schaufelblattes 34 und die Saugseitenwand 38 des zweiten Schaufelblattes 34 liegt der Druckseitenwand 46 des dritten Schaufelblattes 36 unmittelbar gegenüber.
  • In Umfangsrichtung betrachtet - bezogen auf die Einbaulage des Turbinenleitschaufelsegmentes 30 innerhalb der Gasturbine 1 - ist zwischen dem Rand 40 der Plattform 33 und der Druckseitenwand 46 des ersten Schaufelblattes 32 ein erster Bereich A vorhanden. Zwischen der Saugseitenwand 38 des ersten bzw. zweiten Schaufelblattes 32, 34 und der Druckseitenwand 46 des zweiten bzw. dritten Schaufelblattes 34, 36 ist jeweils ein Bereich B und zwischen der Saugseitenwand 38 des dritten Schaufelblattes 36 und einem Rand 44 der Plattform 33 ein Bereich C vorhanden. Unabhängig von der axialen Position, bei der die Bereiche A, B, C bestimmt werden, ist es ersichtlich, dass diese unterschiedliche Abstände aufweisen und dementsprechend aufgrund des daran vorbeiströmenden Heißgases 11 während des Betriebes der Gasturbine 1 unterschiedlichen mechanischen und thermischen Belastungen ausgesetzt sind. Es stellte sich heraus, dass an dem Übergang von der Plattform 31, 33 zur Saugseitenwand 38 des dritten Schaufelblattes 36 am ehesten Risse entstehen, die die Lebensdauer des Turbinenleitschaufelsegmentes 30 insgesamt limitieren. In den in Bereichen B angeordneten Übergangsbereichen traten jedoch fast keine Verschleißerscheinungen auf, da die gegenüberliegenden Schaufelwände 38, 46 benachbarter Schaufelblätter 32, 34, 36 von durchgängigen Plattformbereichen verbunden sind.
  • Um als Fluid zum Sperren der Spalte zwischen dem Befestigungsring 20 und dem Rotor 3 Kühlluft durch die Schaufelblätter 32, 34, 36 ohne Verminderung der Lebensdauer des Turbinenschaufelsegmentes 30 hindurchzuführen, schlägt die Erfindung vor, das Fluid lediglich durch die geringer belasteten Schaufelblätter 32, 34 des Turbinenleitschaufelsegmentes 30 zu führen und nicht durch das höher belastete Schaufelblatt 36. Gegenüber einem bekannten Turbinenleitschaufelsegment können somit die lebensdauerbegrenzenden Belastungen im Fillet des Schaufelblattes 36 reduziert werden. Daher kann dass Schaufelblatt 36, wie gezeigt, massiv ausgebildet sein. Falls das dritte Schaufelblatt 36 hohl ist, kann dessen Hohlraum auch beidseitig plattformseitig verschlossen sein, um dessen Durchströmung von zur Sperrung benötigter Kühlluft zu verhindern. Hierzu kann nach der Gussherstellung des Turbinenleitschaufelsegmentes die plattformseitig vorhanden Öffnungen des Hohlraums durch Anschweißen eines geeigneten Blechdeckels verschlossen werden.
  • Die sich durch das Durchführen des Fluid erhöhenden Belastungen der Schaufelblätter 32, 34 sind lebensdauerunkritisch, da deren neue Gesamtbelastung weiterhin geringer ist als die des höher belasteten Schaufelblattes 36. Die Lebensdauer des Turbinenleitschaufelsegmentes 30 ist somit weiterhin von der Lebensdauer des Schaufelblattes 36 begrenzt, aber, verglichen mit dem aus dem Stand der Technik bekannten Turbinenleitschaufelsegment, verlängert.
  • Falls alle Schaufelblätter 32, 34, 36 eines Leitschaufelkranzes aufgrund der vom Heißgas 11 hervorgerufenen thermischen Belastung zu kühlen sind, so kann die Erfindung in dergestalt Anwendung finden, dass der zur Sperrung benötigte Anteil der Kühlluft ausschließlich durch die geringer belasteten Schaufelblätter 32, 34 des Turbinenleitschaufelsegmentes 30 geführt wird. Dementsprechend strömt beim Betrieb der Gasturbine 1 durch die geringer belasteten Schaufelblätter 32, 34 ein größerer Fluidstrom (pro Zeiteinheit) als durch das höher belastete Schaufelblatt 36.
  • In einer alternative Ausgestaltung der Erfindung können auch die geringer belasteten Schaufelblätter 32, 34 im Querschnitt bauchiger ausgebildet sein als das höher belastete Schaufelblatt 36, d.h. die gekrümmte Tropfenform des Querschnitts der Schaufelblätter 32, 24 ist im anströmseitigen Bereich dicker als das Schaufelblatt 36.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Führen eines Fluides durch die Schaufelblätter (32, 34) eines von Turbinenleitschaufeln (30) gebildeten Schaufelkranzes (13),
    dadurch gekennzeichnet,
    dass alle außer mindestens einem der Schaufelblätter (36) des Schaufelkranzes (13) von dem Fluid durchflossen wird oder
    dass mindestens zwei der Schaufelblätter (32, 34, 36) des Schaufelkranzes (13) von unterschiedlich großen Fluidströmen durchflossen werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    bei der das Fluid als Sperrmittel zum Sperren eines Spaltes verwendet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    bei dem der Fluidstrom,
    welcher dasjenige Schaufelblatt (36) durchströmt, dessen Saugseitenwand (38) zu einem Rand (44) einer Plattform (33) unmittelbar benachbart ist,
    kleiner ist als derjenige Fluidstrom,
    welcher dasjenige Schaufelblatt (32) durchströmt, zwischen dessen Saugseitenwand (38) und einer dieser gegenüberliegenden Druckseitenwand (38) eines unmittelbar benachbarten Schaufelblattes (34) eine durchgehende Plattform (31, 33) aufweist.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    bei dem alle Schaufelblätter (32, 34, 36) des Schaufelkranzes (13) vom Fluid gekühlt werden.
  5. Turbinenschaufelsegment (30) für einen Schaufelkranz (13), mit einer Plattform (31, 33), an deren Oberfläche mindestens zwei sich quer dazu erstreckende, aerodynamisch profilierte Schaufelblätter (32, 34, 36) vorgesehen sind, welche jeweils eine Druckseitenwand (46) und eine Saugseitenwand (38) aufweisen,
    die sich jeweils von einer anströmseitigen Vorderkante (37) zu einer abströmseitigen Hinterkante (39) erstrecken, bezogen auf die Strömungsrichtung eines die Schaufelblätter (32, 34, 36) umströmenden Heißgases (11),
    dadurch gekennzeichnet,
    dass alle außer mindestens eines der Schaufelblätter (36) des Turbinenleitschaufelsegmentes (30) von dem Fluid durchströmbar sind.
  6. Turbinenschaufelsegment (30) nach Anspruch 5,
    bei dem eines der Schaufelblätter (36) massiv oder dessen Hohlraum zumindest einseitig plattformseitig verschlossen ist.
  7. Turbinenschaufelsegment (30) nach Anspruch 5 oder 6,
    bei dem die Schaufelblätter (32, 34, 36) unterschiedliche Profilquerschnitte aufweisen.
  8. Gegossenes Turbinenschaufelsegment (30) nach einem der Ansprüche 5 bis 7,
    welches drei, vier oder mehr Schaufelblätter (32, 34, 36) umfasst.
  9. Turbinenschaufelsegment (30) nach einem der Ansprüche 5 bis 8,
    für eine dritte oder vierte Turbinenstufe einer stationären Gasturbine oder für eine Niederdruckturbine.
  10. Turbinenschaufelsegment (30) nach einem der Ansprüche 5 bis 9, zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4.
EP06018135A 2006-08-30 2006-08-30 Verfahren zum Kühlen von Turbinenschaufeln eines Schaufelkranzes sowie Turbinenschaufelsegment für einen Turbinenschaufelkranz mit mindestens zwei aerodynamisch profilierten Schaufelblättern Withdrawn EP1895105A1 (de)

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PCT/EP2007/056423 WO2008025583A1 (de) 2006-08-30 2007-06-27 Verfahren zum kühlen von turbinenschaufeln eines schaufelkranzes sowie turbinenschaufelsegment für einen turbinenschaufelkranz mit mindestens zwei aerodynamisch profilierten schaufelblättern

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017046534A1 (fr) * 2015-09-17 2017-03-23 Safran Aircraft Engines Secteur de distributeur pour turbomachine avec des aubes refroidies de maniere differentielle

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2706196A1 (de) 2012-09-07 2014-03-12 Siemens Aktiengesellschaft Turbinenleitschaufelanordnung

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0874131A2 (de) * 1997-04-24 1998-10-28 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Gekühlter Haltering für Turbinenleitschaufeln
EP1227218A2 (de) * 2001-01-29 2002-07-31 General Electric Company Turbinenleitapparat und Methode, um diesen zu reparieren

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0874131A2 (de) * 1997-04-24 1998-10-28 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Gekühlter Haltering für Turbinenleitschaufeln
EP1227218A2 (de) * 2001-01-29 2002-07-31 General Electric Company Turbinenleitapparat und Methode, um diesen zu reparieren

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017046534A1 (fr) * 2015-09-17 2017-03-23 Safran Aircraft Engines Secteur de distributeur pour turbomachine avec des aubes refroidies de maniere differentielle
FR3041374A1 (fr) * 2015-09-17 2017-03-24 Snecma Secteur de distributeur pour turbomachine avec des aubes refroidies de maniere differentielle
RU2715121C2 (ru) * 2015-09-17 2020-02-25 Сафран Эркрафт Энджинз Сектор насадки для турбинного двигателя с дифференциально охлаждаемыми лопатками

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