Schaufelkühlung

Beschreibung

Technisches Gebiet

[0001] Die Erfindung betrifft eine innengekühlte Schaufel einer Turbomaschine, insbesondere einer Gasturbine, mit Führung der Strömung eines Kühlfluides in einem Kühlkanal.

Stand der Technik

[0002] Der Wirkungsgrad von Turbomaschinen, insbesondere von Gasturbinen, kann über eine Erhöhung des Druckes und der Temperatur des Fluides als den Kreisprozess bestimmende Parameter verbessert werden.

[0003] Die im Betrieb von Turbomaschinen heutzutage üblichen Fluidtemperaturen liegen insbesondere im Turbineneintrittsbereich bereits deutlich über den zulässigen Materialtemperaturen der Bauteile. Vor allem die Beschaufelung der Turbine ist hierbei unmittelbar der heißen Fluidströmung ausgesetzt. Die durch die Wärmeleitung des Materials bedingte Wärmeabfuhr der Turbinenschaufeln ist in der Regel nicht ausreichend, um eine Übertemperatur der Schaufeln zu vermeiden. Zu hohe Materialtemperaturen führen zunächst zu einem Rückgang der Festigkeitswerte des Werkstoffs. Hierbei kommt es oftmals zur Rissbildung in Bauteilen. Im Falles des Überschreitens der Schmelztemperatur des Werkstoffs kommt es darüber hinaus zu einer lokalen oder auch vollständigen Zerstörung des Bauteils. Um diese fatalen Folgen zu vermeiden, ist es somit erforderlich, insbesondere die Turbinenschaufeln einer Turbomaschine zusätzlich zu kühlen.
Als ein heutzutage übliches Kühlverfahren zur Kühlung von Schaufeln mittels eines Kühlfluides, zumeist Kühlluft, kommt vorwiegend die sogenannte Konvektionskühlung zum Einsatz. Hierbei wird das Kühlfluid durch die jeweils hohl ausgebildeten oder mit Kühlkanälen versehenen Schaufeln geleitet. Infolge der niedrigeren Temperatur des Kühlfluides im Vergleich zur Temperatur des Schaufelmaterials kommt es infolge erzwungener Konvektion in den Kühlkanälen zu einem Wärmeübergang zwischen dem Schaufelmaterial und dem Kühlfluid. Bei einer effizienten Kühlung liegt die sich einstellende Materialtemperatur somit unter der maximal zulässigen Temperatur des Schaufelwerkstoffs. Das Kühlfluid strömt am Ende des Kühlkanals zumeist über eine oder mehrere Öffnungen in der Schaufelwand in die Hauptströmung aus. Oftmals wird das Kühlfluid aber auch am Ende des Kühlkanals in eine weitere, interne Kammer geleitet und gelangt von dort in einen weiteren Kühlkanal oder auch in die Hauptströmung.
Ein weiteres Verfahren zur Kühlung von Schaufeln stellt die sogenannte Filmkühlung dar. Hierbei wird ein Kühlfluid, zumeist ebenso Kühlluft, das in Kühlkanälen zugeführt wird, durch Öffnungen in der Schaufel auf die Schaufeloberfläche ausgeblasen. Das Kühlfluid bildet hierbei eine einem Fluidfilm ähnliche Trennschicht zwischen der Schaufelwand und dem heissen Strömungsfluid aus. Somit kommt es zu keinem direkten Wärmeübergang zwischen dem heissen Fluid der Hauptströmung und der Schaufel.
Beide Verfahren weisen nachteilig auf, dass die Schaufel nicht überall gleichmässig gekühlt wird. Im Falle der Konvektionskühlung ist die Wärmeübertragung direkt abhängig von den Strömungsverhältnissen in den Kühlkanälen. Höhere Strömungsgeschwindigkeiten des Kühlfluides erhöhen die Wärmeübertragung. Insbesondere Bereiche in der Schaufelspitze sind hierbei oftmals benachteiligt, da sich hier insbesondere längs der die Schaufel abschliessenden Deckwand Bereiche mit nur sehr geringen Strömungsgeschwindigkeiten des Kühlfluides oder auch Totwassergebiete ergeben. Diese Nachteile konnten bisher nur mittels sehr komplizierter Verläufe der Kühlkanäle in der Schaufel ausgeglichen werden. Die Herstellung solcher Schaufeln ist äusserst aufwendig und somit teuer. Aufgrund der giesstechnischen Herstellung der Schaufeln verbleiben überdies in der Regel zudem eine oder mehrere Öffnungen in den Schaufelwänden, die während des Giessens zur Fixierung des Giesskerns erforderlich waren.
US 4177010 hat eine filmgekühlte Laufschaufel zum Gegenstand, welche innerhalb der Kühlkanäle mit einem Einsatz ausgerüstet ist, welcher eine Doppelfunktion erfüllt. Zum einen schliesst er Öffnungen, die herstellungsbedingt während des Giessens in den Kanalwänden verbleiben, und zum anderen übernimmt er die Aufteilung des Kühlfluids auf einzelne voneinander getrennte Zweige der Kühlkanäle. Auf diese Weise gelingt es, die getrennten Zweige, die Filmkühlbohrungen in unterschiedlichen Bereichen der Schaufel speisen, welche unterschiedlichen Umgebungsdrücken ausgesetzt sind, mit Kühlfluid unterschiedlichen Drucks zu beaufschlagen mit der Folge einer insgesamt gleichmässigeren Filmkühlwirkung.

Darstellung der Erfindung

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Strömung eines Kühlfluides einer gekühlten Schaufel einer Turbomaschine längs einer Deckwand und/oder Seitenwand derart zu führen, dass dessen Kühlwirkung erhöht wird.

[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zur Führung des Kühlfluides zumindest ein Einschubelement in zumindest einer Aussparung der Schaufel angeordnet ist, und dieses Einschubelement unmittelbar an die Deckwand und/oder eine Seitenwand oder beide Seitenwände der Schaufel angrenzt und in dem Einschubelement zumindest ein Strömungskanal angeordnet ist, welcher über zumindest eine Öffung mit dem Kühlkanal verbunden ist sowie zumindest eine Auslassöffnung aufweist, wobei der Strömungskanal mittels einer in dem Einschubelement angeordneten Nut und der angrenzenden Deckwand und/oder einer angrenzenden Seitenwand der Schaufel gebildet ist.
Üblicherweise ist der Strömungskanal hierbei mit einem kleineren Strömungsquerschnitt ausgeführt als der Kühlkanal. Es ist besonders zweckmässig, die Auslassöffnung des Strömungskanals als Durchlassöffnung in der angrenzenden Deckwand und/oder einer angrenzenden Seitenwand auszuführen. Sofern der Kühlkanal keine weiteren Auslassöffnungen aufweist, durchströmt somit das gesamte, dem Kühlkanal zugeführte Kühlfluid den Strömungskanal. Sind weitere Auslassöffnungen des Kühlkanals vorhanden, so teilt sich der Kühlfluidmassenstrom entsprechend auf. Sofern in der Schaufel mehrere Kühlkanäle angeordnet sind oder der Kühlkanal in Teilkanäle unterteilt ist, kann die Auslassöffnung des Strömungskanals auch zweckmässig in einen weiteren Kühlkanal oder einen weiteren Teilkanal des Kühlkanals einmünden. Es stellte sich heraus, dass mittels eines derartigen Strömungskanals das Kühlfluid gezielt längs der angrenzenden Deckwand und/oder der angrenzenden Seitenwand geführt werden kann. Dies ermöglicht eine gezielte Kühlung von Wandbereichen, die zuvor schlecht oder gar nicht gekühlt waren. Darüber hinaus wurde gefunden, dass die Kühlwirkung des in einem derartigen Strömungskanal geführten Kühlfluids oftmals erhöht wird. Dies resultiert aus dem erhöhten Wärmeübergang infolge höherer Strömungsgeschwindigkeiten innerhalb des Strömungskanals im Vergleich zur Strömungsgeschwindigkeit des Kühlfluids im Kühlkanal der Schaufel. Besonders zweckmässig sind in dem Strömungskanal Turbulatoren angeordnet, die zu einer Erhöhung des Turbulenzgrades des durch den Strömungskanal strömenden Kühlfluides führen. Hierdurch wird der Wärmeübergang des Kühlfluides auf die Seitenwände nochmals erhöht und die Kühlwirkung somit gesteigert. Als derartige Turbulatoren können beispielsweise einfache Querstege in den Strömungskanal eingesetzt werden.

[0006] Bevorzugt sind die Aussparung und das Einschubelement mit rechteckigem oder schlitzförmigem Querschnitt ausgeführt. Der zu betrachtende Querschnitt ist hierbei der Querschnitt senkrecht zur Einschubrichtung des Einschubelements. Besonders zweckmässig ist es, die Abmessungen der Aussparung und des Einschubelements zueinander in Form einer Presspassung auszuführen. Infolgedessen kann das Einschubelement mittels Formschluss in die Aussparung eingefügt werden. Zweckmässig wird das Einschubelement oftmals auch gelötet. Ferner ist es von Vorteil, das Einschubelement senkrecht zur Schaufelhöhenrichtung in der Aussparung anzuordnen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist zumindest das Einschubelement einen Absatz oder eine stetig verlaufende Querschnittsverminderung auf. Der Querschnitt des Einschubelements wird hierbei vorteilhaft in Einschubrichtung des Einschubelements in die Aussparung vermindert. Die Aussparung ist zweckmässig in gleicher Weise ausgeführt, so dass das Einschubelement mittels Formschluss in die Aussparung eingefügt werden kann. Insbesondere bei Rotorschaufeln ist es besonders zweckmässig, den Absatz so anzuordnen, dass der Querschnitt des Einschubelements entgegen der Drehrichtung des Rotors vermindert wird, und der Formschluss zwischen dem Einschubelement und der Aussparung in dem Bereich der Querschnittsverminderung gegeben ist. Es stellte sich heraus, dass mit einer solchen Anordnung infolge der während einer Beschleunigung des Rotors auf das Einschubelement wirkenden Trägheitskräfte als auch der fluiddynamischen Druckkräfte des Strömungsfluides ein Lösen des Einschubelements in der Aussparung besonders gut verhindert wird.
Sowohl die Aussparung als auch das Einschubelement erstrecken sich zweckmässig von der Saugseite zur Druckseite der Schaufel. Insbesondere die Aussparung kann hierdurch fertigungstechnisch in einfacher Weise hergestellt und bearbeitet werden. Die äussere Kontur des Einschubelementes ist vorteilhaft der Kontur des Schaufelprofils an der Stelle der Aussparung angepasst. Somit werden stolperstellenähnliche Übergänge im Verlauf der Wandkontur der Schaufel vermieden. Derartige stolperstellenähnliche Übergänge würden zu höheren Strömungsverlusten der Hauptströmung der Turbomaschine führen.

[0007] Die Aussparung und das Einschubelement so anzuordnen, dass das in der Aussparung angeordnete Einschubelement unmittelbar an die Deckwand und/oder zumindest eine Seitenwand angrenzt oder zumindest teilweise in die Deckwand und/oder die Seitenwand integriert ist und hierbei zumindest eine Öffnung des Kühlkanals zumindest teilweise verschliesst, ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der Kühlkanal zusätzlich zu der Einlassöffnung und den Auslassöffnungen weitere oder auch zu grosse Öffnungen aufweist, durch die das Kühlfluid zu rasch entweichen würde. Derartige Öffnungen können beispielsweise als Folge giesstechnisch bedingter Giesskernhalterungen auftreten.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0008] In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Schaufel mit einer Aussparung im Bereich der Schaufelspitze und einem in der Aussparung angeordneten Einschubelement.

Fig. 2 einen perspektivischen Schnitt durch eine Schaufel mit einer Aussparung und einem in der Aussparung angeordneten, an die Deckwand der Schaufel angrenzenden Einschubelement und zwei in dem Einschubelement verlaufende Strömungskanäle.

Fig. 3 eine Vergrösserung des Strömungskanals und der Auslassöffnung des Strömungskanals aus Fig. 2.

Fig. 4 einen Schnitt durch eine Schaufel in der Seitenansicht mit einem an die Deckwand der Schaufel angrenzenden Einschubelement, wobei das Einschubelement einen Strömungskanal aufweist, aus dem das Kühlfluid in die Hauptströmung ausströmt.

Fig. 5 einen Schnitt durch eine Schaufel in der Seitenansicht mit einem mehrteiligen, durch eine Zwischenwand unterteilten Kühlkanal und einem an die Deckwand der Schaufel angrenzenden Einschubelement, wobei das Einschubelement einen Strömungskanal aufweist, aus dem das Kühlfluid aus dem ersten Teilkanal des Kühlkanals in den zweiten Teilkanal des Kühlkanals strömt.

Wege zur Ausführung der Erfindung

[0009] Figur 1 zeigt eine innengekühlte Schaufel 110 in einer Turbomaschine mit einer erfindungsgemässen Aussparung 121 und einem erfindungsgemäss in der Aussparung angeordneten Einschubelement 120. Die dargestellte Schaufel 110 ist im Bereich des Einschubelements 120 deckbandlos ausgeführt. Der in der Schaufel 110 verlaufende Kühlkanal ist in Figur 1 nicht dargestellt. Die Aussparung 121 und das Einschubelement 120 sind hier im Bereich der Schaufelspitze in einer vorteilhaften Ausgestaltung in etwa senkrecht zur Schaufelhöhenrichtung 118 angeordnet. In der dargestellten Ausführung sind die Aussparung 121 und das Einschubelement 120 im Bereich maximaler Schaufeldicke in der Schaufel angeordnet und erstrecken sich in Schaufellängsrichtung nur über einen Teilbereich der Schaufel. Die Anordnung des Einschubelements und der Aussparung in einer Schaufel kann aber auch an einer anderen als der dargestellten Position der Schaufel erfolgen. Gemäss der Darstellung weisen die Aussparung 121 und das Einschubelement 120 einen rechteckigen Querschnitt auf. Der hierbei betrachtete Querschnitt ist der Querschnitt senkrecht zur Einschubrichtung des Einschubelements. Die Abmessungen der Aussparung 121 und des Einschubelements 120 sind hier zweckmässig zueinander als Presspassung realisiert. Ferner ist das Einschubelement in der Aussparung mittels Löten fixiert. Hierdurch ist es in einer einfachen und kostengünstigen Weise möglich, das Einschubelement in der Aussparung zu befestigen. Der äussere Konturverlauf des Einschubelements 120 ist der Schaufelprofilkontur an der Stelle der Aussparung angepasst. Infolgedessen werden stolperstellenähnliche Übergänge in dem Konturverlauf der Schaufel vermieden.

[0010] In Figur 2 ist die erfindungsgemässe Anordnung des Einschubelements 220 in der Aussparung 221 der Schaufel 210 in einem Schnitt durch die Schaufel 210 perspektivisch dargestellt. Die innen hohl ausgeführte Schaufel 210 weist neben einer druckseitigen und einer saugseitigen Seitenwand 211 eine den schaufelinneren Hohlraum abschliessende Deckwand 212 auf. Der schaufelinnere Hohlraum dient hier als einteiliger Kühlkanal 213 der Schaufel 210. Das Kühlfluid 230 wird der Schaufel durch eine in der Figur nicht dargestellte Zuführöffnung im Schaufelfuss zugeführt.
Das in Figur 2 dargestellte Einschubelement 220 ist im Schaufelspitzenbereich näherungsweise senkrecht zur Schaufelhöhenrichtung in der Aussparung 221 angeordnet. In Schaufellängsrichtung erstreckt sich die Aussparung 221 und das Einschubelement 220 nur über einen Teilbereich der Schaufel 210, wohingegen sich sowohl die Aussparung 221 als auch das Einschubelement 220 in Schaufeldickenrichtung durchgängig von der Druckseite zur Saugseite der Schaufel erstrecken. Die schaufeläusseren Konturen des Einschubelements 220 sind zweckmässig den äusseren Profilkonturen der Schaufel 210, somit der druckseitigen und der saugseitigen Schaufelprofilkontur, angepasst. Die Aussparung 221 und das Einschubelement 220 sind jeweils mit einem aufeinander abgestimmten Querschnitt ausgeführt und mittels Presspassung zusammengefügt. Die plan ausgeführte Oberseite des Einschubelements 220 grenzt hier unmittelbar an die schaufelinnere Seite der Deckwand 212 an. Darüber hinaus weist das Einschubelement 220 in der dargestellten Ausführung der Erfindung mehrere Nuten dergestalt auf, dass zwei auf der Oberseite des Einschubelements 220 getrennt voneinander angeordnete Nuten zusammen mit der Deckwand 212 zwei Strömungskanäle 222 bilden. Diese Strömungskanäle 222 verlaufen somit parallel zur Deckwand 212 entlang dieser. Die Strömungskanäle 222 sind über weitere, in der vorderen Stirnseite des Einschubelements 220 angeordnete Öffnungen 223 mit dem Kühlkanal 213 der Schaufel 210 verbunden. Kühlfluid 230 kann somit aus dem Kühlkanal 213 in die Strömungskanäle 222 einströmen. Die dargestellten Strömungskanäle 222 und die Öffnungen 223 sind zwar als Rechteck-Nuten ausgeführt; die Ausführungen der Nuten sind aber grundsätzlich frei wählbar. Um ein Abströmen des aus dem Kühlkanal 213 zugeführten Kühlflluides 230 aus den Strömungskanälen 222 zu ermöglichen, ist je Strömungskanal 222 eine als Durchlassöffnung realisierte Auslassöffnung 224 in der Deckwand 212 oder in der Seitenwand 211 angeordnet.

[0011] Figur 3 zeigt die Anordnung der Durchlassöffnung 224 in der Seitenwand 211 der Schaufel in einer Vergrösserung. Die Durchlassöffnung 224 ist hier als Bohrung ausgeführt und verläuft schräg angestellt zur Oberfläche der Seitenwand 211. Die Durchlassöffnung mündet hierbei am geschlossenen Ende des Strömungskanals 222 in diesen. Der Anstellwinkel der Durchlassöffnung 224 wurde hier vorteilhaft so gewählt, dass austretendes Fluid einen möglichst geringen Fehlwinkel zu der die Schaufel umströmenden Hauptströmung aufweist. Weist das Kühlfluid 230 in der Schaufel 210 einen höheren Ruhedruck auf, als das die Schaufel umströmende Fluid der Hauptströmung, so strömt das aus dem Kühlkanal 213 dem Strömungskanal 222 zugefügte Kühlfluid durch die Durchlassöffnungen 224 in die Hauptströmung aus. Es bildet sich somit ein kontinuierlicher Kühlfluidstrom durch die Strömungskanäle und die Durchlassöffnungen aus. Hierbei kommt es zu einem Wärmeaustausch des Kühlfluides 230 mit der an den Strömungskanal 222 angrenzenden Wandung (Deckwand 212 und/oder Seitenwand 211) und somit zu einer gezielten Kühlung der angrenzenden Wandung. Aufgrund des kleineren Strömungsquerschnittes des Strömungskanals 222 im Vergleich zu dem Strömungsquerschnitt des Kühlkanals 213 durchströmt das Kühlfluid 230 darüber hinaus den Strömungskanal zudem mit einer erhöhten Geschwindigkeit. Diese höhere Strömungsgeschwindigkeit führt zu einer zusätzlichen Erhöhung des Wärmeübergangs und somit zu einer verbesserten Kühlung der Wandung.

[0012] Figur 4 zeigt in einer Seitenansicht einen Schnitt durch eine innengekühlte Schaufel mit einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäss in der Aussparung 321 angeordneten Einschubelements 320. Der Schnitt verläuft schaufelmittig und zeigt neben der geschnitten dargestellten Deckwand 312 der Schaufel einen Ausschnitt des in der Schaufel verlaufenden Kühlkanals 313.
Die Anordnung der Aussparung 321 wurde hier so gewählt, dass sich ein Teil der Aussparung 321 in die Deckwand 312 hinein erstreckt. Das in die Aussparung 321 eingefügte Einschubelement 320 ist hier ebenso anteilig in die Deckwand 312 eingepasst. In gleicher Weise wie die Aussparung 321 weist das Einschubelement 320 zweckmässig einen recheckigen Querschnitt auf. Das Einschubelement wird somit mittels Formschluss in der Aussparung positioniert. Grundsätzlich können das Einschubelement und die Aussparung aber auch mit anderen Querschnitten, beispielsweise mit ovalen, trapezförmigen, rhombenförmigen oder auch vieleckförmigen Querschnitten, ausgeführt sein, die dann jedoch jeweils wiederum aufeinander abzustimmen sind. Darüber hinaus weist das Einschubelement 320 in der dargestellten Ausführung zwei Nuten auf, die in der Figur 4 mittig geschnitten dargestellt sind. Die auf der Oberseite des Einschubelements angeordnete Nut bildet hierbei zusammen mit der angrenzenden Deckwand 312 einen parallel zur Deckwand 312 an der Unterseite der Deckwand 312 verlaufenden Strömungskanal 322. Dieser Strömungskanal 322 ist über die Öffnung 323, die durch die zweite, an der Stirnseite des Einschubelements 320 angeordnete Nut gebildet wird, mit dem Kühlkanal 313 verbunden. Ebenso könnte die Öffnung 323 auch als in dem Einschubelement 320 vorgesehene Bohrung ausgeführt sein. Des weiteren ist in der Deckwand 312 mittels einer schräg angestellten Bohrung eine Durchlassöffnung 324 angebracht. Diese Durchlassöffnung 324 mündet am zum Kühlkanal 313 hin geschlossenen Ende des Strömungskanals 322 in diesen. Kühlfluid 330 strömt aus dem Kühlkanal 313 über den in dem Einschubelement 320 angeordneten Strömungskanal 322 in die Durchlassöffnung 324 und von dort auf die Oberseite der Deckwand 312 und somit in die die Schaufel umströmende Hauptströmung. Mittels des in dem Strömungskanal 322 geführten Kühlfluides 330 stellt sich eine gezielte Kühlung der an den Strömungskanal 322 angrenzenden Wandung ein. Ferner kann die Durchlassöffnung 324 aufgrund der vorgeschalteten Anordnung des Strömungskanals 322 und des in dem Strömungskanal 322 entstehenden Druckverlustes im Vergleich zu einer Anordnung ohne vorgeschalteten Strömungskanal mit einem grösseren Querschnitt ausgeführt werden. Dies führt zu einer geringen Gefahr des Verstopfens der Durchlassöffnungen während des Betriebs einer Turbomaschine aufgrund von Fremdpartikeln.

[0013] Eine weitere Ausführung der Erfindung ist in Figur 5 in einem Schnitt durch eine innengekühlte Schaufel abgebildet. Der dargestellte Kühlkanal ist hier durch eine Zwischenwand 417 in zwei Teilkanäle 415, 416 unterteilt. Die erfindungsgemässe Anordnung des Einschubelements 420 in der Aussparung 421 der Schaufel in der hier dargestellten Ausführung der Erfindung entspricht der Anordnung gemäss Figur 4. Diese Entsprechung schränkt hierbei die frei und unabhängig voneinander wählbaren Ausgestaltungen der Erfindung in den Figuren 4 und 5 nicht ein. Im Unterschied zu Figur 4 entströmt das Kühlfluid 430 nicht in die Hauptströmung, sondern wird mittels des Einschubelements 420 aus dem ersten Teilkanal 415 des Kühlkanals in den zweiten Teilkanal 416 umgelenkt. Der in dem Einschubelement 420 angeordnete Strömungskanal 422 ist hierzu jeweils mittels einer Öffnung 423 mit den jeweiligen Teilkanälen 415, 416 verbunden. Das in dem Strömungskanal 422 längs der Deckwand 412 aus dem ersten Teilkanal 415 in den zweiten Teilkanal 416 strömende Kühlfluid 430 führt hierbei zu einer gezielten Kühlung der Deckwand 412.

Bezugszeichenliste

[0014] 

110, 210

Schaufel (blade)

211, 311, 411

Seitenwand (side wall)

212, 312, 412

Deckwand (cover wall)

213, 313

Kühlkanal (cooling channel)

415, 416

Teilkanäle eines mehrteiligen Kühlkanals (partial channel of a composite cooling channel)

417

Zwischenwand (partition wall)

118

Schaufelhöhenrichtung (blade height direction)

120, 220, 320, 420

in einer Aussparung angeordnetes Einschub- element (drawer inserted in a slot)

121, 221, 321

Aussparung (slot)

222, 322, 422

Strömungskanal (flow channel)

223, 323, 423

Öffnung zwischen dem Strömungskanal und dem Kühlkanal (opening between the flow channel and the cooling channel)

224, 324

Auslassöffnung bzw. Durchlassöffnung (outlet)

230, 330, 430

Kühlfluid (cooling fluid)

Ansprüche

1. Schaufel (_10) einer Turbomaschine, insbesondere einer Gasturbine, mit einem in der Schaufel verlaufenden Kühlkanal (_13), durch den Kühlfluid strömt, wobei der Kühlkanal (_13) neben einer Zuführöffnung zumindest eine weitere Öffnung (_24) aufweist und zur Führung des Kühlfluids (_30) zumindest ein Einschubelement (_20) in zumindest einer Aussparung (_21) der Schaufel angeordnet ist, und dieses Einschubelement (_20) unmittelbar an die Deckwand (_12) und/oder eine Seitenwand (_11) oder beide Seitenwände (_11) der Schaufel (_10) angrenzt und bei der in dem Einschubelement (_20) zumindest ein Strömungskanal (_22) angeordnet ist, welcher Strömungskanal (_22) über zumindest eine Öffnung (_23) mit dem Kühlkanal (_13) verbunden ist sowie zumindest eine Auslassöffnung (_24) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (_22) mittels einer in dem Einschubelement (_20) angeordneten Nut und der angrenzenden Deckwand (_12) und/oder einer angrenzenden Seitenwand (_11) der Schaufel (_10) gebildet ist.

2. Schaufel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassöffnung (_24) als Durchlassöffnung in der angrenzenden Deckwand (12) oder Seitenwand (_11) der Schaufel (_10) ausgeführt ist.

3. Schaufel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einschubelement (_20) und die Aussparung (_21) mit rechteckigem oder schlitzförmigem Querschnitt ausgeführt sind.

4. Schaufel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einschubelement (_20) und die Aussparung (_21) senkrecht oder näherungsweise senkrecht zur Schaufelhöhenrichtung (118) angeordnet sind.

5. Schaufel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einschubelement (_20) und die Aussparung (_21) einen Absatz oder eine stetig verlaufende Querschnittsverminderung aufweisen.

6. Schaufel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Einschubelement (_20) und die Aussparung (_21) durchgängig von der Saugseite zur Druckseite der Schaufel (_10) erstrecken, und die äussere Kontur des Einschubelements (_20) dem Schaufelprofil angepasst ist.

Claims

1. Blade (_10) of a turbomachine, in particular a gas turbine, having a cooling channel (_13) which runs in the blade and through which cooling fluid flows, the cooling channel (_13), in addition to a feed opening, having at least one further opening (_24), and at least one drawer (_20) being arranged in at least one slot (_21) of the blade in order to direct the cooling fluid (_30), and this drawer (_20) being directly adjacent to the cover wall (_12) and/or a side wall (_11) or both side walls (_11) of the blade (_10), and in which at least one flow channel (_22) is arranged in the drawer (_20), which flow channel (_22) is connected via at least one opening (_23) to the cooling channel (_13) and has at least one outlet (_24), characterized in that the flow channel (_22) is formed by means of a groove arranged in the drawer (_20) and by means of the adj acent cover wall (_12) and/or an adjacent side wall (_11) of the blade (_10).

2. Blade according to Claim 1, characterized in that the outlet (_24) is designed as a passage opening in the adjacent cover wall (12) [sic] or side wall (_11) of the blade (_10).

3. Blade according to Claim 1, characterized in that the drawer (_20) and the slot (_21) are made with a rectangular or slit-like cross section.

4. Blade according to Claim 1, characterized in that the drawer (_20) and the slot (_21) are arranged perpendicularly or approximately perpendicularly to the blade height direction (118).

5. Blade according to Claim 1, characterized in that the drawer (_20) and the slot (_21) have a step or a continuous cross-sectional reduction.

6. Blade according to Claim 1, characterized in that the drawer (_20) and the slot (_21) extend continuously from the suction side to the pressure side of the blade (_10), and the outer contour of the drawer (_20) is adapted to the blade profile.

Revendications

1. Ailette (_10) d'une turbomachine, en particulier d'une turbine à gaz, avec un canal de refroidissement (_13) se prolongeant dans l'ailette, à travers lequel s'écoule un fluide réfrigérant, le canal de refroidissement (_13) présentant outre une ouverture d'alimentation, au moins une ouverture supplémentaire (_24) et pour entraîner le fluide réfrigérant (_30), au moins un élément insérable (_20) est disposé dans au moins un évidement (_21) de l'ailette, et cet élément insérable (_20) est directement contigu à la paroi de recouvrement (_12) et/ou à une paroi latérale (_11) ou à deux parois latérales (_11) de l'ailette (_10) et dans laquelle est disposé au moins un canal d'écoulement (_22) dans l'élément insérable (_20), lequel canal d'écoulement (_22) est relié au canal de refroidissement (_13) par au moins une ouverture (_23) et présente au moins une ouverture de sortie (_24), caractérisée en ce que le canal d'écoulement (_22) est formé au moyen d'une rainure disposée dans l'élément insérable (_20) et de la paroi de recouvrement contiguë (_12) et/ou d'une paroi latérale contiguë (_11) de l'ailette (_10).

2. Ailette selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'ouverture de sortie (_24) est réalisée sous la forme d'une ouverture de passage dans la paroi de recouvrement (12) ou la paroi latérale (_11) contiguës de l'ailette (_10).

3. Ailette selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément insérable (_20) et l'évidement (_21) sont réalisés avec une section rectangulaire ou en forme de fente.

4. Ailette selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément insérable (_20) et l'évidement (_21) sont disposés perpendiculairement ou approximativement perpendiculairement à la direction de la hauteur de l'ailette (118).

5. Ailette selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément insérable (_20) et l'évidement (_21) présentent un talon ou une réduction de section à prolongement continu.

6. Ailette selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément insérable (_20) et l'évidement (_21) s'étendent en passant du côté aspiration vers le côté compression de l'ailette (_10), et le contour externe de l'élément insérable (_20) est adapté au profil de l'ailette.

Zeichnung