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DE1476755B2 - Cooled blade - Google Patents

Cooled blade

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Publication number
DE1476755B2
DE1476755B2 DE1476755A DE1476755A DE1476755B2 DE 1476755 B2 DE1476755 B2 DE 1476755B2 DE 1476755 A DE1476755 A DE 1476755A DE 1476755 A DE1476755 A DE 1476755A DE 1476755 B2 DE1476755 B2 DE 1476755B2
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DE
Germany
Prior art keywords
shovel
blade
skirt
coolant
rotor
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.)
Pending
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DE1476755A
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German (de)
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DE1476755A1 (en
Inventor
Christian 7061 Engelberg Schmitz
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.)
MTU Aero Engines AG
Original Assignee
MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH
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Publication date
Application filed by MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH filed Critical MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH
Publication of DE1476755A1 publication Critical patent/DE1476755A1/en
Publication of DE1476755B2 publication Critical patent/DE1476755B2/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12Blades
    • F01D5/14Form or construction
    • F01D5/18Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades
    • F01D5/187Convection cooling
    • F01D5/188Convection cooling with an insert in the blade cavity to guide the cooling fluid, e.g. forming a separation wall
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12Blades
    • F01D5/14Form or construction
    • F01D5/18Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades

Landscapes

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

Description

Am wurzelseitigen Ende des Schaufelhemdes 13 ist eine Randfläche W vorgesehen, die ebenfalls keine Austrittsöffnungen aufweist.At the root end of the shovel skirt 13, an edge surface W is provided, which likewise has no outlet openings.

Der Anordnung der Stege 11 am Schaufelinnenkörper 10 entsprechend sind im Schaufelhemd 13 die Randflächen K und W verbindende Flächenstreifen S vorgesehen, die von der Einbringung von Austrittsöffnungen ausgenommen sind. Corresponding to the arrangement of the webs 11 on the inner blade body 10, surface strips S connecting the edge surfaces K and W are provided in the shovel skirt 13 and are excluded from the introduction of outlet openings.

Die noch verbleibende Restfläche des Schaufelhemdes 13 ist mit kleineren Durchtrittsöffnungen, beispielsweise im Durchmesser von 0,040 mm, vorgesehen. Diese Restfläche besitzt dann eine Durchlässigkeit von 15%.The remaining area of the shovel skirt 13 is provided with smaller passage openings, for example, with a diameter of 0.040 mm. This remaining area then has a permeability of 15%.

Durch die beschriebene Verteilung von größeren, mittleren und kleineren Durchtrittsöffnungen im Schaufelhemd 13 treten an diesem keine unterschiedlichen Betriebstemperaturen auf, da der Kühlmittel-Durchsatz durch die angegebene Verteilung der Austrittsöffnungen auf die örtlich abzuführendenDue to the distribution of larger, medium and smaller passage openings in the Shovel skirt 13 does not occur at this different operating temperatures, since the coolant throughput by the specified distribution of the outlet openings on the locally to be discharged

ίο Wärmemengen abgestimmt ist.ίο the amount of heat is coordinated.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (1)

1 21 2 abgewickelten Mantelkörper des Schaufelhemdes einPatentanspruch: wirken zu lassen. Hierdurch können die Herstellung der Schaufelhemden automatisiert und der Zu-unwound jacket body of the shovel shirt a patent claim: to let it work. This allows the production the shovel shirts are automated and the Gekühlte Laufschaufel, insbesondere für Brenn- sammenbau der Laufschaufel wesentlich verbilligtCooled rotor blade, particularly cheaper for internal assembly of the rotor blade kraftturbinen, bei der Kühlmittel an der Schau- 5 werden.power turbines where coolant is shown at 5. felwurzel in Kanäle eines Schaufelinnenkörpers Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im fol-fel root in channels of a blade inner body An embodiment of the invention is in the fol- eintritt und durch Austrittsöffnungen eines genden an Hand der Zeichnung näher erläutert. Esenters and explained in more detail by means of outlet openings on the basis of the drawing. It Schaufelhemdes an die Schaufelblattoberfläche zeigtThe shovel pointing to the surface of the airfoil gelangt, und bei der die Temperaturunterschiede F i g. 1 eine Seitenansicht einer Laufschaufel,arrives, and at which the temperature differences F i g. 1 shows a side view of a rotor blade, an der Schaufelblattoberfläche durch eine diese io F i g. 2 einen Querschnitt durch die Laufschaufelon the airfoil surface by one of these io F i g. 2 shows a cross section through the rotor blade Temperaturverteilung berücksichtigende Anord- nach Linie H-II der Fig. 1,Arrangement taking into account temperature distribution according to line H-II of FIG. 1, nung und/oder Ausbildung der Austrittsöffnun- F i g. 3 eine Abwicklung des Schaufelhemdes austion and / or design of the outlet opening F i g. 3 shows a development of the shovel shirt gen im Schaufelheriid im wesentlichen ausgegli- Fig. 1.conditions in the blade herid are essentially balanced- Fig. 1. chen sind, · dadurch gekennzeichnet, Der Schaufelinnenkörper 10 ist massiv und weistare characterized in that the inner vane body 10 is solid and has daß das Schaufelhemd (13) einen Mantelkörper 15 an seinem Umfang stegartige Rippen 11 auf, zwi-that the shovel skirt (13) has a jacket body 15 on its circumference web-like ribs 11, between aus Metallblech badet, in dem die Austrittsöff- sehen denen Kanäle 12 für das Kühlmittel verlaufen,bathes from sheet metal, in which the discharge openings run which channels 12 for the coolant, nungen für das Kühlmittel eingebracht sind. Der Schaufelinnenkörper 10 ist von einem Schaufel-openings for the coolant are introduced. The inner vane body 10 is made of a vane ' hemd 13 umgeben, dessen Mantelkörper aus Metall-'shirt 13, the body of which is made of metal ■· - -'■■■■■·■ blech an den Rippen 11 anliegt und mit diesen fest■ · - - '■■■■■ · ■ sheet metal rests against the ribs 11 and is fixed with them —: 20 verbunden ist. An dem einen Ende weist der-Sehau--: 20 is connected. At one end the eye . ' "" felinnenkörperlO^einen Schaufelkopf 14 auf, an dem. '"" felinnenkörperlO ^ a blade head 14 on which das Schaufelhemd 13 dichtend anliegt. Das Schaufel-the shovel skirt 13 rests in a sealing manner. The shovel Die Erfindung bezieht sich auf eine gekühlte Lauf- hemd 13 ist mit der Seitenfläche 15 des Schaufelschaufel, insbesondere für Brennkraftturbinen, bei kopfes 14 ebenfalls fest verbunden, so daß die Kühlder Kühlmittel an der Schaufelwurzel in Kanäle eines 25 mittelkanäle 12 gegen den Schaufelkopf 14 druckfest Schaufelinnenkörpers eintritt und durch Austrittsöff- abgedichtet sind.The invention relates to a cooled running shirt 13 is connected to the side surface 15 of the shovel, especially for internal combustion turbines, with head 14 also firmly connected, so that the Kühlder Coolant at the blade root in channels of a 25 central channels 12 against the blade head 14 pressure-tight Vane inner body enters and are sealed by Ausittsöff-. nungen eines Schaufelhemdes an die Schaufelblatt- An seinem dem Schaufelkopf 14 abgewendeten oberfläche gelangt, und bei der die Temperaturunter- Ende ragt der Schaufelinnenkörper 10 ein Stück aus schiede an der Schaufelblattoberfläche durch eine dem Schaufelhemd 13 heraus und bildet auf diese diese Temperaturverteilung berücksichtigende Anord- 3° Weise eine Schaufelwurzel 16 zur Befestigung der nung und/oder Ausbildung der Austrittsöffnungen im Laufschaufel an ihrem zugehörigen Turbinenrotor. Schaufelhemd im wesentlichen ausgeglichen sind. Wenn die Laufschaufel in den Turbinenrotor einge-Eine derartige gekühlte Laufschaufel ist aus der setzt ist, bilden die wurzelseitigen Enden 17 der Ka-USA.-Patentschrift 3 067 982 bekannt. Bei der be- näle 12 Eintrittsöffnungen für das Kühlmittel,
kannten Laufschaufel besteht das Schaufelhemd aus 35 Für den Austritt des Kühlmittels aus der Laufporösem Metallgewebe, auf das ein Zusatzwerkstoff schaufel ist das Schaufelhemd 13 mit Austrittsöffaufgespritzt wird, um die Durchlässigkeit des Gewe- nungen versehen. Das in F i g. 3 in abgewickelter bes für das" Kühlmittel entsprechend der Temperatur- Form dargestellte Schaufelhemd 13 weist einen mittverteilung an der Schaufelblattoberfläche örtlich zu leren, strichpunktiert umrissenen Flächenbereich A verändern. Derartige Laufschaufeln mit Metallge- 4° auf, innerhalb dessen größere Durchtrittsbohrungen, webe verursachen hohe Materialkosten und sind beispielsweise mit 0,065 mm Durchmesser, in das schwierig herzustellen, Das Aufspritzen von Zusatz- Schaufelhemd eingebracht sind. Der Flächenbewerkstoff muß für jede einzelne Laufschaufel geson- reicht kann eine Durchlässigkeit von 25% aufweidert im individuellen Versuch durchgeführt werden. sen, d. h. 25 % einer Flächeneinheit dieses Bereichs Es liegt die Aufgabe vor, eine Laufschaufel der 45 sind freier Durchtrittsquerschnitt. Die Austrittsöffeingangs genannten Art derart zu verbessern, daß nungen selbst sind infolge des gewählten Zeichnungseine aufwendige Herstellung des Schaufelhemdes maßstabes für das gezeigte Ausführungsbeispiel einer vermieden wird. erfindungsgemäßen Laufschaufel bei der zeichneri-
At its surface facing away from the blade head 14, and at the lower temperature end, the inner blade body 10 protrudes a bit from the surface of the airfoil through an arrangement that takes this temperature distribution into account ° Way a blade root 16 for fastening the opening and / or formation of the outlet openings in the rotor blade on its associated turbine rotor. The scoop shirt are essentially balanced. When the rotor blade is inserted into the turbine rotor, such a cooled rotor blade is out of the set, the root ends 17 of the Ka-USA. Patent 3,067,982 known. There are 12 inlet openings for the coolant,
Known rotor blades, the shovel skirt is made of 35. For the coolant to exit from the porous metal mesh, onto which an additional material is shovel, the shovel skirt 13 is sprayed with an outlet opening in order to provide the permeability of the thread. The in Fig. 3 in developed besides for the "coolant according to the temperature shape shown the shovel skirt 13 has a central distribution on the blade surface to be changed locally, dash-dotted outlined area A. Such blades with metal 4 °, within which larger through-holes, weave cause high material costs and are, for example, with a diameter of 0.065 mm, which is difficult to manufacture. The spraying-on of additional shovel skin is incorporated. The object is to provide a free passage cross-section for a rotor blade of 45. The type mentioned at the beginning of the discharge opening is to be improved in such a way that openings themselves are, as a result of the selected drawing, an elaborate production of the blade skirt to scale for the shown Aus Leadership example one is avoided. blade according to the invention in the drawing
Zu diesem Zweck ist gemäß der Erfindung vorge- sehen Darstellung ausgelassen.For this purpose, the illustration provided according to the invention is omitted. sehen, daß das Schaufelhemd einen Metallkörper aus 5° In Umfangsrichtung des Schaufelhemdes 13 gren-Metallblech bildet, in dem die Austrittsöffnungen für zen an seinen Flächenbereich A zwei Flächenbereidas Kühlmittel eingebracht sind. ehe B an, innerhalb welcher mittlere Durchtrittsboh-... Eine mit. den Merkmalen der Erfindung ausge- rungen, beispielsweise mit 0,050 mm Durchmesser, in führte Laufschaufel weist erhebliche Vorteile auf. das Schaufelhemd eingebracht sind. Die Flächenbe-Die hohen Materialkosten für das Metallgewebe bei 55 reiche B weisen dann beispielsweise eine Durchläsbekannten Laufschaufeln sind eingespart. Die Her- sigkeit von 20 % auf. Auch die Austrittsöffnungen in stellung des Schaufelhemdes aus einem Mantelkörper diesen Bereichen des Schaufelhemdes 13 sind nicht aus Metallblech ist wesentlich billiger als die Herstel- gezeichnet.see that the shovel skirt forms a metal body of 5 ° in the circumferential direction of the shovel skirt 13 gren sheet metal, in which the outlet openings for zen are introduced at its surface area A two surface areas of coolant. before B , within which middle penetration hole -... One with. The features of the invention, for example with a diameter of 0.050 mm, in the guided rotor blade has considerable advantages. the shovel shirt are brought in. The high material costs for the metal mesh at 55 rich B then have, for example, a passage known rotor blades are saved. The serenity of 20%. Also the outlet openings in the position of the shovel skirt from a casing body in these areas of the shovel skirt 13 are not made of sheet metal, which is significantly cheaper than the manufacture shown. lung aus einem leicht zerstörbaren Gewebe. Das auf- In Richtung der Schaufelblattenden grenzen an wendige Aufspritzen von Zusatzmetall ist ebenfalls 6o den mittleren Flächenbereich A zwei Flächenbevermieden. Insbesondere können die Austrittsöffnun- reiche C1 und C2 an, innerhalb derer das Schaufelgen für das Kühlmittel wesentlich einfacher und ra- hemd ebenfalls mit mittleren Durchtrittsbohrungen tioneller in das Schaufelhemd eingebracht werden — versehen ist. Auch die Flächenbereiche C1 und C2 beispielweise durch die Wirkung von Ladungsträger- weisen eine Durchlässigkeit von 20 auf.
strahlen. Hierbei ist es möglich, insbesondere Elek- 65 Am schaufelkopfseitigen Ende des Schaufelhemtronenstrahlen nach einem gespeicherten Programm des 13 ist eine Randfläche K angedeutet, mit der das — entsprechend der einmal ermittelten Temperatur- Schaufelhemd 13 am Schaufelkopf 14 angeschweißt verteilung an der Schaufelblattoberfläche — auf den und die von Austrittsöffnungen frei ist.
from an easily destructible fabric. The agile spraying of additional metal onto the middle surface area A is also avoided by two surfaces. In particular, the outlet openings C 1 and C 2 can be provided , within which the blades for the coolant can be introduced into the blade skirt in a much simpler and more straightforward manner, likewise with central through-bores. The surface areas C 1 and C 2, for example due to the effect of charge carriers, also have a permeability of 20.
shine. At the end of the shovel head-side end of the shovel electron beam according to a stored program of 13, an edge surface K is indicated with which the shovel shroud 13 welded to the shovel head 14 on the surface of the shovel blade - in accordance with the once determined temperature - on the and which is free from outlet openings.
DE1476755A 1966-06-11 1966-06-11 Cooled blade Pending DE1476755B2 (en)

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