DE10202783A1

DE10202783A1 - Cooled component for a thermal machine, in particular a gas turbine

Info

Publication number: DE10202783A1
Application number: DE2002102783
Authority: DE
Inventors: Reinhard Fried; Joerg Stengele
Original assignee: Alstom Schweiz AG
Current assignee: General Electric Technology GmbH
Priority date: 2002-01-25
Filing date: 2002-01-25
Publication date: 2003-07-31
Also published as: WO2003062607A1

Abstract

The invention relates to a cooled component for a thermal engine, in particular a gas turbine. A cooling medium, in particular cooled air, flows for impingement cooling purposes from a distribution chamber through a perforated plate (29), which comprises interspaced perforations (32) and is located in front of a cooling surface (27) of the component at a distance from the latter. Said cooling medium strikes the cooling surface (27) in the form of cooling medium jets (33) and flows away in a parallel direction to the cooling surface (27) in the cooling zone (28) that is formed between the cooling surface (27) and the perforated plate (29). In a component of this type, an optimal cooling action can be largely maintained, even in significant changes of temperature, by the provision of beads (30, 31), which run transversally to one another, on the perforated plate (29).

Description

TECHNICAL AREA

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der thermischen Maschinen. Sie betrifft ein gekühltes Bauteil für eine thermische Maschine, insbesondere eine Gasturbine, gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The present invention relates to the field of thermal Machinery. It relates to a cooled component for a thermal machine, in particular a gas turbine according to the preamble of claim 1.

Ein solches Bauteil ist z. B. aus der Druckschrift US-A-5,480,281 oder der US-A- 5,391,052 oder der US-A-5,533,864 bekannt. Such a component is e.g. B. from US-A-5,480,281 or US-A- 5,391,052 or US-A-5,533,864.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Prallkühlung ("impingement cooling") ist bei thermischen Maschinen, insbesondere bei der Kühlung der Schaufeln von Gasturbinen, eine sehr wirksame Kühlungsmethode, weil die meist senkrecht auf die Oberfläche der Schaufelinnenkontur treffende Kühlluft (als Kühlmedium) eine hohe Geschwindigkeit aufweist und daher die Wärmeabfuhr sehr intensiv ist. Diese Kühlluft muss anschliessend parallel zur Innenkontur der Schaufel abfliessen, wobei sie zusätzlich konvektiv kühlt. Diese quer zu den Prallkühlstrahlen strömende Kühlluft ("cross flow") kann die Prallkühlstrahlen erheblich stören, wie dies in den Fig. 1 und 2 veranschaulicht ist. Impingement cooling is a very effective cooling method in thermal machines, especially in the cooling of the blades of gas turbines, because the cooling air (as cooling medium), which usually hits the surface of the blade inner contour, has a high speed and therefore the heat dissipation is very high is intense. This cooling air must then flow off parallel to the inner contour of the blade, whereby it additionally cools convectively. This cooling air flowing crosswise to the impingement cooling jets (“cross flow”) can considerably disturb the impingement cooling jets, as is illustrated in FIGS . 1 and 2.

Fig. 1 und 2 zeigen in einer Schnittdarstellung (Fig. 1A und 2A) einen schematisierten Aufbau einer bekannten Anordnung zur Prallkühlung eines thermisch belasteten Bauteils, das ein Deckband, eine Fussplattform, ein Hitzeschild oder dgl. einer Gasturbine sein kann. Das gekühlte Bauteil 10 hat auf der gekühlten Seite eine Vertiefung, die von einer Kühlfläche 11 begrenzt ist und zusammen mit einer über der Vertiefung liegenden Lochplatte oder einem Lochblech 13 einen Kühlraum 12 bildet. Oberhalb der Lochplatte 13 ist eine Abdeckplatte 16 angeordnet, die zwischen sich und der Lochplatte 13 einen Verteilungsraum 15 bildet. In den Verteilungsraum 15 strömt durch eine nicht näher dargestellte Kühlmediumzufuhr 17, die in Fig. 1, 2 durch einen Pfeil symbolisiert ist, ein Kühlmedium, vorzugsweise Kühlluft, ein und verteilt sich in dem Verteilungsraum 15 über die Fläche der Lochplatte 13. In der Lochplatte 13 sind über die Fläche gleichmässig verteilt Löcher 14 angeordnet durch die das unter Druck stehende Kühlmedium in den darunter liegenden Kühlraum 12 in Form von einzelnen Kühlmediumstrahlen (Kühlluftstrahlen) ausströmt. Die Kühlmediumstrahlen 18 prallen in den unterhalb der Löcher 14 liegenden Aufprallbereichen 19 der Kühlfläche, die in Fig. 1 durch dick ausgezogene Striche markiert sind, praktisch senkrecht auf die Kühlfläche und nehmen dort Wärme auf. Fig. 1 and 2 show (Fig. 1A and 2A) in a sectional view of a schematic structure of a known arrangement for impingement cooling a thermally loaded component, which may be a cover band, a base platform, a heat shield or the like. A gas turbine. The cooled component 10 has a depression on the cooled side which is delimited by a cooling surface 11 and forms a cooling space 12 together with a perforated plate or perforated plate 13 lying above the depression. A cover plate 16 is arranged above the perforated plate 13 and forms a distribution space 15 between it and the perforated plate 13 . In the distribution space 15 flows through a non-illustrated cooling medium supply 17, which is symbolized in Fig. 1, 2 by an arrow, a cooling medium, preferably cooling air, and is distributed in the distribution space 15 via the surface of the perforated plate 13. Holes 14 , through which the pressurized cooling medium flows out into the cooling space 12 underneath in the form of individual cooling medium jets (cooling air jets), are arranged in the perforated plate 13 evenly distributed over the surface. The cooling medium jets 18 impinge practically perpendicularly onto the cooling surface in the impact regions 19 of the cooling surface lying below the holes 14 , which are marked by thick lines in FIG. 1, and absorb heat there.

Nach dem Aufprall strömt abströmendes Kühlmedium 20 parallel zur Kühlfläche 11 im Kühlraum 12 zu einem nicht dargestellten Auslass. Es sind dabei zwei Fälle zu unterscheiden, die in den Fig. 1 und 2 dargestellt sind und anhand der Fig. 1B und 2B, die eine Draufsicht auf die Kühlanordnung von oben zeigen, deutlich zu unterscheiden sind: Im einen Fall (Fig. 1A und B), der gleichzeitig den günstigsten Fall darstellt, strömt die Kühlluft (20) im "cross flow" zwischen den Kühlmediumstrahlen 18 ab, ohne durch Wechselwirkung mit den Kühlmediumstrahlen 18 grosse Verluste in der Kühlwirkung zu verursachen. Im anderen Fall (Fig. 2A und B), der den ungünstigsten Fall darstellt, kreuzt das abströmende Kühlmedium 20 die Kühlmediumstrahlen 18. Dabei werden durch Wechselwirkung der Strömungen miteinander grosse Verluste in der Kühlwirkung verursacht. After the impact, cooling medium 20 flowing out flows parallel to the cooling surface 11 in the cooling space 12 to an outlet, not shown. A distinction must be made between two cases, which are shown in FIGS. 1 and 2 and can be clearly distinguished on the basis of FIGS. 1B and 2B, which show a top view of the cooling arrangement: in one case ( FIGS. 1A and B), which is also the most favorable case, the cooling air ( 20 ) flows in a "cross flow" between the cooling medium jets 18 without causing large losses in the cooling effect through interaction with the cooling medium jets 18 . In the other case ( FIGS. 2A and B), which represents the worst case, the outflowing cooling medium 20 crosses the cooling medium jets 18 . The interaction of the currents causes large losses in the cooling effect.

Zur Verringerung bzw. Vermeidung dieser Cross-Flow-Verluste sind in den eingangs genannten Druckschriften bereits verschiedene Vorschläge gemacht worden, um die Ströme des abströmenden Kühlmediums von den durch die Lochplatte erzeugten Kühlmediumstrahlen zu entkoppeln. Dies wird entweder dadurch erreicht, dass die Löcher der Lochplatte in ausgeformten Näpfen in der Lochplatte angeordnet sind (Fig. 1 der US-A-5,533,864), zwischen denen das abströmende Kühlmedium ungehindert strömen kann (siehe die Darstellung in Fig. 3A und B mit den napfförmigen Vertiefungen 21 und den dazwischen gebildeten Kanälen 22), oder dass dem abströmenden Kühlmedium eigenständig geformte Abströmkanäle zugeordnet werden (US-A-5,480,281) oder US-A-5,391,052). To reduce or avoid these cross-flow losses, various proposals have already been made in the publications mentioned at the outset in order to decouple the flows of the outflowing cooling medium from the cooling medium jets generated by the perforated plate. This is achieved either in that the holes in the perforated plate are arranged in molded cups in the perforated plate ( FIG. 1 of US Pat. No. 5,533,864), between which the outflowing cooling medium can flow unhindered (see the illustration in FIGS. 3A and B) the cup-shaped depressions 21 and the channels 22 formed therebetween, or that the outflowing cooling medium is assigned independently shaped outflow channels (US-A-5,480,281) or US-A-5,391,052).

Nicht berücksichtigt wird bei den bekannten Anordnungen jedoch, dass die Lochplatte sich, da sie an ihren Rändern in der Regel fest eingespannt ist, bei Temperaturänderungen durch entsprechende Ausdehnung bzw. entsprechendes Zusammenziehen in der Plattenebene wölbt und somit der Abstand zwischen der Ebene der Löcher und der Kühlfläche (s in Fig. 3A) variiert. Diese ungleichmässige und ungewollte Aenderung des Abstandes s führt zu Aenderungen im Strömungsbild, die Abweichungen von der optimalen Kühlwirkung nach sich ziehen. However, it is not taken into account in the known arrangements that the perforated plate, since it is usually firmly clamped at its edges, bulges in the plate plane when there are temperature changes by corresponding expansion or contraction, and thus the distance between the plane of the holes and the Cooling area (s in Fig. 3A) varies. This uneven and unwanted change in the distance s leads to changes in the flow pattern that result in deviations from the optimal cooling effect.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNGPRESENTATION OF THE INVENTION

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein mit Prallkühlung ausgestattetes Bauteil dahingehend zu verändern, dass die beschriebenen Nachteile bekannter Konfigurationen vermieden werden, und dass insbesondere die optimierte Kühlwirkung auch bei grösseren Temperaturänderungen weitgehend erhalten bleibt. It is therefore an object of the invention to provide a component equipped with impingement cooling to change so that the disadvantages described are more known Configurations are avoided, and that in particular the optimized cooling effect largely retained even with larger temperature changes.

Die Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Der Kern der Erfindung besteht darin, dass zum Abbau der thermisch bedingten Spannungen in der Lochplatte quer zueinander verlaufende Sicken vorgesehen sind, welche die Spannungen auffangen, ohne dass sich der Abstand der Löcher der Lochplatte von der Kühlfläche ändert. Die Sicken können dabei als umlaufende Sicken am Rand der Lochplatte ausgebildet sein und zu einer beliebigen Seite aus der Plattenebene herausragen. The object is achieved by the entirety of the features of claim 1. The essence of the invention is that to break down the thermal Tensions in the perforated plate are provided crosswise to each other are, which absorb the tensions without the distance between the holes the perforated plate changes from the cooling surface. The beads can be as circumferential beads on the edge of the perforated plate and any one Protrude from the plate level.

Es ergeben sich jedoch besondere Vorteile, wenn gemäss einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung die Löcher in einer Ebene liegen, die Sicken aus dieser Ebene zur Seite des Verteilungsraumes herausragen, die Sicken zwischen den Löchern verlaufend und sich senkrecht kreuzend ein gleichmässiges Gitternetz bilden, in den Zwischenräumen des durch die Sicken gebildeten Gitternetzes jeweils eines der Löcher angeordnet ist, und die Sicken derart ausgeformt sind, dass sie Kanäle für das abströmende Kühlmedium bilden. Hierdurch werden durch eine konstruktive Massnahmen, nämlich die Sicken, gleichzeitig eine sehr gleichmässige Spannungsverteilung in der Lochplatte und eine starke Verringerung der Cross-Flow-Verluste erreicht. However, there are particular advantages if according to a preferred one Embodiment of the invention, the holes lie in one plane, the beads protrude this level to the side of the distribution space, the beads between running smoothly and intersecting vertically Form a grid, in the spaces between the grid formed by the beads one of the holes is arranged in each case, and the beads are shaped in such a way that they form channels for the outflowing cooling medium. This will be through a constructive measure, namely the beads, at the same time a very uniform stress distribution in the perforated plate and a strong reduction in Cross-flow losses reached.

Die einzelnen Kühlmediumstrahlen können dabei je nach den globalen oder lokalen Erfordernissen des Bauteils dadurch optimiert werden, dass die Löcher eine die Ausbildung der Kühlmediumstrahlen beeinflussende Randkontur aufweisen. The individual cooling medium jets can, depending on the global or local requirements of the component can be optimized in that the holes have the edge contour influencing the formation of the cooling medium jets.

Bei Lochplatten mit grösserer Plattenfläche ist es von Vorteil, wenn in der Lochplatte zwischen den Sicken Distanzhalter ausgebildet sind, durch welche Distanzhalter die Lochplatte auf einem vorgegebene Abstand zur Kühlfläche gehalten wird. With perforated plates with a larger plate surface, it is advantageous if in the Perforated plate between the beads spacers are formed, through which Spacers held the perforated plate at a predetermined distance from the cooling surface becomes.

Es kann aber auch von Vorteil sein, wenn Mittel vorgesehen sind, mittels derer der Abstand zwischen der Ebene der Löcher und der Kühlfläche (je nach Bedarf) verstellt werden kann. Insbesondere können die Verstellmittel so ausgebildet sein, dass eine Verstellung in Abhängigkeit von der im Bereich der Lochplatte herrschenden Temperatur selbsttätig vorgenommen wird. Eine mögliche Realisierung ist dadurch gegeben, dass die Verstellmittel im Randbereich der Lochplatte angeordnete Bimetalllagen umfassen. However, it can also be advantageous if means are provided by means of which the Distance between the level of the holes and the cooling surface (as required) can be adjusted. In particular, the adjustment means can be designed such that an adjustment depending on that in the area of the perforated plate prevailing temperature is made automatically. A possible realization is given by the fact that the adjusting means in the edge area of the perforated plate arranged bimetal layers include.

BRIEF EXPLANATION OF THE FIGURES

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen The invention is intended to be described in the following using exemplary embodiments in Connection with the drawing will be explained in more detail. Show it

Fig. 1 im Schnitt (Fig. 1A) und in der Draufsicht von oben (Fig. 1B) erste mögliche Strömungsverhältnisse in einem mit Prallkühlung versehenen Bauteil nach dem Stand der Technik mit ebener Lochplatte; Fig. 1 in cross-section (Fig. 1A) and in plan view from above (Fig. 1B) first possible flow conditions in a provided with impingement cooling component according to the prior art, with a flat perforated plate;

Fig. 2 im Schnitt (Fig. 2A) und in der Draufsicht von oben (Fig. 2B) zweite mögliche Strömungsverhältnisse in einem mit Prallkühlung versehenen Bauteil nach dem Stand der Technik mit ebener Lochplatte; Fig. 2 in section ( Fig. 2A) and in plan view from above ( Fig. 2B) second possible flow conditions in a component provided with impingement cooling according to the prior art with a flat perforated plate;

Fig. 3 im Schnitt (Fig. 3A) und in der Draufsicht von oben (Fig. 3B) die Strömungsverhältnisse in einem mit Prallkühlung versehenen Bauteil nach dem Stand der Technik, bei welchem die Löcher der Lochplatte in napfförmigen Vertiefungen angeordnet sind; FIG. 3 shows in cross-section (Fig. 3A) and (3B). The flow conditions are arranged in a vessel equipped with impingement cooling component according to the prior art, in which the holes of the perforated plate in cup-shaped depressions in the top view from above;

Fig. 4 in einer perspektivischen Darstellung eine Lochplatte für die Prallkühlung mit einem Gitternetz aus Sicken gemäss einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung; Fig. 4 is a perspective view of a perforated plate for impingement cooling with a grid of beads according to a first preferred embodiment of the invention;

Fig. 5 den Schnitt durch die Lochplatte aus Fig. 4 mit den auftretenden Kräften in der Plattenebene; Figure 5 is a section through the perforated plate of Figure 4 with the forces occurring in the plate plane..;

Fig. 6 in einer perspektivischen Darstellung eine Prallkühlanordnung mit einer von Sicken durchzogenen Lochplatte gemäss einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei der die Sicken zugleich als Kanäle für das abströmende Kühlmedium ausgebildet sind; Fig. 6 is a perspective view of an impingement cooling arrangement with a crossed by corrugations hole plate according to a second preferred embodiment of the invention in which the beads are formed at the same time as channels for flowing the cooling medium;

Fig. 7 in mehreren Teilfiguren (a) bis (g) im Schnitt verschiedene Formen der Löcher in der Lochplatte zur Ausbildung unterschiedlicher Kühlmediumstrahlen; Fig. 7 in several partial figures (a) to (g) in section different shapes of the holes in the perforated plate to form different cooling medium jets;

Fig. 8 im Schnitt eine Lochplatte mit Distanzhalter gemäss einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung; und Fig. 8 is a section of a perforated plate with a spacer according to a further embodiment of the invention; and

Fig. 9 im Schnitt eine Lochplatte mit Bimetallrand zur selbsttätigen Veränderung des Abstandes s gemäss einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig. 9 in section a perforated plate with a bimetallic edge for automatically changing the distance s according to another embodiment of the invention.

WAYS OF CARRYING OUT THE INVENTION

In Fig. 4 ist in einer perspektivischen Darstellung eine Lochplatte für die Prallkühlung mit einem Gitternetz aus Sicken gemäss einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben. Die Lochplatte ("impingement plate") 23, die als Gussteil oder als tiefgezogenes Blechformteil ausgebildet sein kann, ist kreuz und quer von zueinander orthogonalen Sicken 25, 26 durchlaufen, die ein gleichmässiges Gitternetz bilden. Die Lochplatte 23 wird in derselben Weise zur Prallkühlung eines Bauelementes eingesetzt, wie dies für die Lochplatten 13 in den Fig. 1 bis 3 dargestellt ist. In den Zwischenräumen des Gitternetzes aus den Sicken 25, 26 ist jeweils ein Loch 24 vorgesehen, durch welches das Kühlmedium (die Kühlluft) nach unten strömt und als Kühlmediumstrahl auf die Kühlfläche des (in Fig. 4 nicht dargestellten) darunterliegenden Bauteils trifft. Es versteht sich von selbst, dass die Zwischenräume des Gitternetzwerkes auch grösser gewählt werden können, so dass in jedem Zwischenraum statt eines Loches mehrere Löcher nebeneinander angeordnet sind. In FIG. 4 a perspective view of a perforated plate for impingement cooling with a grid of beads is reproduced according to a first preferred embodiment of the invention. The perforated plate ("impingement plate") 23 , which can be designed as a cast part or as a deep-drawn sheet metal part, is criss-crossed by beads 25 , 26 which are orthogonal to one another and form a uniform grid. The perforated plate 23 is used in the same way for impact cooling of a component as is shown for the perforated plates 13 in FIGS. 1 to 3. A hole 24 is provided in the interstices of the grid consisting of the beads 25 , 26 , through which the cooling medium (the cooling air) flows downwards and hits the cooling surface of the component (not shown in FIG. 4) as a cooling medium jet. It goes without saying that the interstices of the grid network can also be chosen larger, so that in each interstice several holes are arranged next to one another instead of one hole.

Die Lochplatte 23 kann aufgrund der sich kreuzenden Sicken 25, 26 flexibel in allen Richtungen die Differenzdehnung aus Temperaturunterschieden oder unterschiedlichen Materialien bei geringen Spannungen kompensieren; die auftretenden Spannungen liegend dabei - wie dies in Fig. 5 durch Pfeile angedeutet ist - in der Ebene der Lochplatte. Dadurch wird einerseits ein Durchbiegen der Lochplatte 23 verhindert. Andererseits werden Lötungen und/oder Schweissungen, die randseitig zur Befestigung der Lochplatte 23 dienen, nur noch minimal belastet, was zur Erhöhung der Lebensdauer des gekühlten Bauteils beiträgt. Die Sicken 25, 26 treten in Fig. 4, 5 entgegen der Strömungsrichtung aus der Plattenebene heraus. Es ist in diesem Fall aber auch denkbar, dass die Sicken zur anderen Plattenseite hin orientiert sind. Due to the intersecting beads 25 , 26, the perforated plate 23 can flexibly compensate for the differential expansion from temperature differences or different materials at low stresses in all directions; the occurring stresses lie - as indicated by arrows in FIG. 5 - in the plane of the perforated plate. On the one hand, this prevents the perforated plate 23 from bending. On the other hand, soldering and / or welding, which are used at the edge for fastening the perforated plate 23, are only minimally stressed, which contributes to increasing the service life of the cooled component. The beads 25 , 26 emerge from the plate plane in FIGS. 4, 5 against the direction of flow. In this case, it is also conceivable that the beads are oriented towards the other side of the panel.

Ausgehend von dem Konzept der dehnungskompensierenden Sicken kann durch eine einfache Veränderung der Querschnittsform der Sicken auch das Problem der Cross-Flow-Verluste leicht und sicher gelöst werden. Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel ist in Fig. 6 wiedergegeben. In dieser Figur ist die Anordnung einer entsprechenden Lochplatte 29 über der Kühlfläche 27 des zu kühlenden Bauteils gezeigt. Die Lochplatte 29 umfasst auch in diesem Fall ein Gitternetz aus kreuzweise angeordneten Sicken 30, 31. Im Unterschied zum Beispiel der Fig. 4 sind hier die Sicken 30, 31 tiefer und breiter ausgeformt, so dass sie eigenständige Kanäle 34 für das nach der Prallkühlung abströmende Kühlmedium 35 bilden. In den Zwischenräumen des Gitternetzes aus Sicken 30, 31 ist wiederum jeweils ein Loch 32 vorgesehen, durch welches das Kühlmedium nach unten in den Kühlraum 28 ausströmt und einen Kühlmediumstrahl 33 ausbildet. Da das abströmende Kühlmedium 35 weitgehend auf die Kanäle 34 in den Sicken 30, 31 beschränkt ist, wird eine verlustbringende Wechselwirkung mit den Kühlmediumstrahlen 33 weitgehend vermieden und beide Kühlarten (Prallkühlung und konvektive Kühlung) können sich ungestört entfalten. Based on the concept of the expansion-compensating beads, the problem of cross-flow losses can be easily and safely solved by simply changing the cross-sectional shape of the beads. A corresponding embodiment is shown in Fig. 6. In this figure, the arrangement of a corresponding perforated plate 29 above the cooling surface 27 of the component to be cooled is shown. In this case too, the perforated plate 29 comprises a grid of cross-shaped beads 30 , 31 . In contrast to the example of FIG. 4, the beads 30 , 31 are formed deeper and wider here, so that they form independent channels 34 for the cooling medium 35 flowing out after the impact cooling. A hole 32 is again provided in the interstices of the grid of beads 30 , 31 through which the cooling medium flows down into the cooling space 28 and forms a cooling medium jet 33 . Since the outflowing cooling medium 35 is largely limited to the channels 34 in the beads 30 , 31 , a loss-making interaction with the cooling medium jets 33 is largely avoided and both types of cooling (impingement cooling and convective cooling) can develop undisturbed.

Ein wichtiger Parameter für die Prallkühlung ist neben Anzahl, Grösse und Verteilung der Löcher in der Lochplatte der Abstand der Löcher zur Kühlfläche (s in Fig. 3A), sowie die über den Löchern entstehende Druckdifferenz. Die sich in den Löchern ausbildenden Kühlmediumstrahlen können aber auch auf andere Weise beeinflusst werden, nämlich durch die Konfiguration der Löcher selbst. Beispiele für derartige Konfigurationen sind in den Teilfiguren (a) bis (g) der Fig. 7 im Schnitt dargestellt, wobei wiederkehrende Elemente in unterschiedlichen Teilfiguren mit einem Bezugszeichen versehen sind. Fig. 7a zeigt eine Konfiguration eines Loches 14 in einer napfartigen Vertiefung 21 einer Lochplatte 13, wie sie bereits in Fig. 3A gezeigt worden ist. Die Wände des Loches 14 verlaufen hier senkrecht. Fig. 7b zeigt ein Loch mit sich konisch nach unten erweiterndem Querschnitt, durch den ein sich erweiternder Strahl erzeugt wird. Fig. 7c zeigt ein Loch mit gerundetem Wandprofil, durch das randseitige Wirbel verringert werden. Fig. 7d zeigt eine Vertiefung 21 mit abgerundeten Kanten zur Verringerung von Wirbelverlusten. Fig. 7e zeigt die Aufteilung eines Loches in einer gewölbten Vertiefung in mehrere kleine Löcher von denen divergierend einzelne Teilstrahlen ausgehen. Fig. 7f zeigt eine Vertiefung, die als sich im Querschnitt erweiternde Düse ausgebildet ist. Fig. 7g zeigt eine ähnliche Düse, die abweichend von der Senkrechten schräg ausgerichtet ist. Andere Formen der Strahlbildung sind im Rahmen dieser Ausgestaltung ebenfalls denkbar. Die Herstellung der in Fig. 7 gezeigten Konfigurationen kann durch Tiefziehen von Blech, Aufschweissen, Auflöten von Stutzen, Giessen, Laser-Pulverschweissen, Erodieren und andere bekannte Verfahren erfolgen. Wesentlich ist, dass die geometrische Ausbildung der Löcher den jeweiligen Erfordernissen der Prallkühlung angepasst wird. Diese geometrische Ausbildung der Löcher kann aber nicht nur bei Lochplatten mit den erfindungsgemässen Sicken eingesetzt werden, sondern generell bei Lochplatten der unterschiedlichsten Art. In addition to the number, size and distribution of the holes in the perforated plate, an important parameter for the impingement cooling is the distance of the holes from the cooling surface (s in FIG. 3A) and the pressure difference that arises over the holes. The cooling medium jets which form in the holes can, however, also be influenced in other ways, namely by the configuration of the holes themselves. Examples of such configurations are shown in section in sub-figures (a) to (g) of FIG. 7, with recurring elements are provided with a reference symbol in different partial figures. FIG. 7a shows a configuration of a hole 14 in a cup-like depression 21 of a perforated plate 13 , as has already been shown in FIG. 3A. The walls of hole 14 are perpendicular here. Fig. 7b shows a hole with a conically widening cross section through which an expanding beam is generated. Fig. 7c shows a hole with a rounded wall profile can be reduced by the edge-side swirl. Fig. 7d shows a recess 21 with rounded edges to reduce eddy losses. Fig. 7e shows the division of a hole in a curved depression into a plurality of small holes extending from which diverging individual partial beams. Fig. 7f shows a recess is formed in the cross-sectional widening as a nozzle. Fig. 7g shows a similar nozzle, which is oriented obliquely, deviating from the vertical. Other forms of beam formation are also conceivable within the scope of this configuration. The configurations shown in FIG. 7 can be produced by deep drawing of sheet metal, welding, soldering of nozzles, casting, laser powder welding, eroding and other known methods. It is essential that the geometrical design of the holes is adapted to the respective requirements of the impingement cooling. This geometrical configuration of the holes can not only be used for perforated plates with the beads according to the invention, but generally for perforated plates of the most varied types.

Wenn die Lochplatten grössere Flächen überspannen, müssen aus Gründen der mechanischen Stabilität und zur Einhaltung des vorgegebenen Abstandes s zwischen den Löchern und der Kühlfläche Elemente vorgesehen werden, welche die Lochplatte stützen. Besonders einfach und günstig ist es, gemäss Fig. 8 an ausgewählten Stellen der Lochplatte 13 Distanzhalter 36 anzuordnen, die als tiefer gezogene Vertiefungen 21 ausgebildet sind. Derartige Distanzhalter 36 gewährleisten einen gleichbleibenden Abstand s zwischen der Kühlfläche 11 auf dem Bauteil 10 und den Löchern 14 der Lochplatte 13. Damit ist auch die Ausbildung der Kühlmediumstrahlen unter gleichbleibenden Bedingungen möglich. If the perforated plates span larger areas, elements which support the perforated plate must be provided for reasons of mechanical stability and to maintain the predetermined distance s between the holes and the cooling surface. It is particularly simple and inexpensive, according to FIG. 8, to arrange spacers 36 at selected locations on the perforated plate 13 , which are designed as deep-drawn depressions 21 . Such spacers 36 ensure a constant distance s between the cooling surface 11 on the component 10 and the holes 14 of the perforated plate 13 . This also makes it possible to form the cooling medium jets under constant conditions.

Es kann andererseits aber auch von Vorteil sein, wenn der Bedarf an Kühlmedium bzw. Kühlung in Abhängigkeit von der Temperatur durch eine entsprechende Aenderung des Abstandes s geregelt wird. Eine sehr einfache Realisierung ist im Beispiel der Fig. 9 dargestellt. In diesem Beispiel ist der Rand der Lochplatte 13, mit dem die Lochplatte 13 auf der Umrandung des Kühlraumes 12 aufliegt, als Bimetall-Schichtfolge mit zwei übereinanderliegenden Bimetalllagen 37 und 38 ausgebildet. Aendert sich die Temperatur im Bereich der Lochplatte 13, führt dies zu einer veränderten Durchbiegung der Bimetall-Schichtfolge 37, 38 am Rand der Lochplatte 13 und die Lochplatte 13 hebt oder senkt sich relativ zur Kühlfläche 11 des Bauteils 10. Dadurch verändert sich der Abstand s und infolgedessen die Strömung des Kühlmediums durch die Löcher 14 in den Vertiefungen 21. Wird der Abstand s kleiner, wird der Durchfluss des Kühlmediums durch die Löcher 14 gedrosselt und die Kühlwirkung insgesamt reduziert. Vergrössert sich der Abstand s, hat dies die entgegengesetzte Wirkung. Anstelle der Bimetall-Schichtfolge kann auch eine entsprechend präparierte Gedächtnislegierung eingesetzt werden. Auch die oben beschriebene temperaturabhängige Regelung der Kühlleistung ist nicht auf die mit Sicken versehenen Lochplatten beschränkt, sondern kann bei Lochplatten beliebiger Art eingesetzt werden. BEZUGSZEICHENLISTE 10 Bauteil (gekühlt)
11, 27 Kühlfläche
12, 28 Kühlraum
13, 23, 29 Lochplatte (Lochblech)
14, 24, 32 Loch
15 Verteilungsraum
16 Abdeckplatte
17 Kühlmediumzufuhr
18, 33 Kühlmediumstrahl
19 Aufprallbereich (Kühlmediumstrahl)
20, 35 abströmendes Kühlmedium
21 Vertiefung
22, 34 Kanal
25, 26 Sicke
30, 31 Sicke
36 Distanzhalter
37, 38 Bimetalllage
s Abstand Lochebene-Kühlfläche
On the other hand, however, it can also be advantageous if the need for cooling medium or cooling as a function of the temperature is regulated by a corresponding change in the distance s. A very simple implementation is shown in the example in FIG. 9. In this example, the edge of the perforated plate 13 , with which the perforated plate 13 rests on the edge of the cooling space 12 , is designed as a bimetal layer sequence with two bimetal layers 37 and 38 lying one above the other. If the temperature changes in the area of the perforated plate 13 , this leads to a changed deflection of the bimetallic layer sequence 37 , 38 at the edge of the perforated plate 13 and the perforated plate 13 rises or falls relative to the cooling surface 11 of the component 10 . This changes the distance s and consequently the flow of the cooling medium through the holes 14 in the depressions 21 . If the distance s becomes smaller, the flow of the cooling medium through the holes 14 is throttled and the overall cooling effect is reduced. If the distance s increases, this has the opposite effect. Instead of the bimetallic layer sequence, an appropriately prepared memory alloy can also be used. The temperature-dependent control of the cooling capacity described above is also not limited to the perforated plates provided with beads, but can be used with perforated plates of any kind. REFERENCE SIGN LIST 10 component (cooled)
11 , 27 cooling surface
12 , 28 cold room
13 , 23 , 29 perforated plate (perforated plate)
14 , 24 , 32 holes
15 distribution room
16 cover plate
17 Coolant supply
18 , 33 cooling medium jet
19 impact area (cooling medium jet)
20 , 35 outflowing cooling medium
21 deepening
22 , 34 channel
25 , 26 surround
30 , 31 surround
36 spacers
37 , 38 bimetallic layer
s Distance between perforated plane and cooling surface

Claims

1. Cooled component ( 10 ) for a thermal machine, in particular a gas turbine, in which component ( 10 ) for impingement cooling, a cooling medium, in particular cooling air, from a distribution space ( 15 ) through a hole ( 14 , 24 , 32 ) arranged in a distributed manner and in front of a cooling surface ( 11 , 27 ) of the component ( 10 ) flows a perforated plate ( 13 , 23 , 29 ) arranged at a distance, strikes the cooling surface ( 11 , 27 ) in the form of cooling medium jets ( 18 , 33 ) and essentially parallel to the Cooling surface ( 11 , 27 ) flows out in the cooling space ( 12 , 28 ) formed between cooling surface ( 11 , 27 ) and perforated plate ( 13 , 23 , 29 ), characterized in that the perforated plate ( 13 , 23 , 29 ) has beads which run transversely to one another ( 25 , 26 ; 30 , 31 ) is provided.

2. Component according to claim 1, characterized in that the holes ( 14 , 24 , 32 ) lie in one plane, and that the beads ( 25 , 26 ; 30 , 31 ) protrude from this plane to the side of the distribution space ( 15 ).

3. Component according to one of claims 1 or 2, characterized in that the beads ( 25 , 26 ; 30 , 31 ) between the holes ( 14 , 24 , 32 ) extending and crossing perpendicularly form a uniform grid.

4. Component according to claim 3, characterized in that one of the holes ( 14 , 24 , 32 ) is arranged in the interstices of the grid formed by the beads ( 25 , 26 ; 30 , 31 ).

5. Component according to one of claims 1 to 4, characterized in that the beads ( 30 , 31 ) are shaped such that they form channels ( 34 ) for the outflowing cooling medium ( 35 ).

6. Component according to one of claims 1 to 5, characterized in that the holes ( 14 ) have an edge contour influencing the formation of the cooling medium jets ( 18 , 33 ).

7. Component according to one of claims 1 to 6, characterized in that in the perforated plate ( 13 , 23 , 29 ) between the beads ( 25 , 26 ; 30 , 31 ) spacers ( 36 ) are formed, through which spacers ( 36 ) the perforated plate ( 13 , 23 , 29 ) is held at a predetermined distance from the cooling surface ( 11 , 27 ).

8. Component according to one of claims 1 to 7, characterized in that means ( 37 , 38 ) are provided, by means of which the distance (s) between the plane of the holes ( 14 , 24 , 32 ) and the cooling surface can be adjusted.

9. Component according to claim 8, characterized in that the adjusting means ( 37 , 38 ) are designed such that an adjustment is carried out automatically as a function of the temperature prevailing in the region of the perforated plate ( 13 , 23 , 29 ).

10. The component according to claim 9, characterized in that the adjustment means in the edge region of the perforated plate ( 13 , 23 , 29 ) arranged bimetal layers ( 37 , 38 ).