EP1607580A2 - Platform cooling of vanes in a gas turbine - Google Patents
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- EP1607580A2 EP1607580A2 EP05090163A EP05090163A EP1607580A2 EP 1607580 A2 EP1607580 A2 EP 1607580A2 EP 05090163 A EP05090163 A EP 05090163A EP 05090163 A EP05090163 A EP 05090163A EP 1607580 A2 EP1607580 A2 EP 1607580A2
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- F05D2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
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Definitions
- the invention relates to a platform cooling arrangement for the combustion chamber downstream vane ring a gas turbine, with at the periphery of the wall of the combustion chamber, the platforms and / or the wall of one between these arranged intermediate piece the respective wall in at least a continuous or discontinuous series or any other arrangement penetratingde Kunststoffausblaskanälen, via the compressor of the gas turbine branched cooling air for film cooling to the Main gas flow surfaces of the platforms is passed.
- DE 198 13 779 goes from a cooling air blowing called ballistic cooling in a direction corresponding to the radius, the means, in a limited by the turbine axis and the radius Level, under a relatively steep discharge angle to the turbine axis with high momentum ratios, at thede povertyausblas-openings forming the at least one row in Turbinen ownedscardi in from each other spaced groups are arranged, each on a range from the vane leading edge to the whose respective pressure side are limited towards.
- ballistic cooling in each case the pressure side of the vanes restricted area should therefore also in the area behind the three-dimensional Entry boundary layer detachment lying platform surfaces reached by the cooling medium and cooled sufficiently become.
- EP 0 615 055 A1 whose technical teaching is also based on the above-mentioned principle of film cooling or ballistic Cooling of the platforms is based on at least one, in contrast to that described in DE 198 13 779 A1 Solution not interrupted in the circumferential direction Series of blow-out channels, however, to achieve a certain mass flow distribution in the circumferential direction have different diameters to thereby as complete as possible cooling of the platform surface to effect. Also in this cooling arrangement agrees the direction of the exhaust channels, except one certain to penetrate the platform or the Combustion chamber wall required angle of attack, with the the turbine axis and the radius formed plane.
- the invention is based on the object, a platform cooling arrangement specify the type mentioned, the effective cooling of all main gas flow surfaces of the Platform guaranteed.
- the essence of the invention consists in the arrangement at least part of thede povertyausblaskanäle in one of the one formed by the turbine axis and the radius Plane by an angle ⁇ deviating direction.
- that means thede povertyausblaskanäle slanted with respect to the circumferential direction are.
- the oblique orientation the cooling air jets produces a vortex structure in which a reduced hot gas content is absorbed and the is also able to also the platform area behind the three-dimensional boundary layer detachment effectively and in all areas between the pressure side and the suction side to cool the adjacent vanes.
- the means the size of the angle in which the neighboring onesde povertyausblaskanäle are aligned, may vary be and be partially 0 °.
- the circumference ofde povertyausblaskanälen in one or several discontinuous or continuous rows or even in regular or irregular groups or also individually as well as in variable form and Size be formed. Between the adjacent rows or in the same row or group of cooling air exhaust ducts The skew of thedeluftausblaskanäle can be different be.
- the size and / or the shape of the cross section in and same row or with respect to the adjacent rows or in any other arrangement of cooling air exhaust ducts can be different.
- FIGS. 1 and 2 each show a vane 1, between an outer platform 2 and an inner Platform 3 is arranged.
- a plurality of guide vanes 1 with platforms 2, 3 forms a vane ring, the the annular gas outlet opening 5 of a combustion chamber 6 is connected downstream.
- the outer platforms 2 and the inner platforms 3 are shown in FIG. 1 immediately and As shown in FIG. 2 via an intermediate piece 7 with the wall 4 of Combustion chamber 6 connected or at the gas outlet opening 5 connected.
- a emerging from the gas outlet opening 5 Hot gas flow (arrow 8) is between the adjacent Guide vanes 1 and the platforms 2, 3 forwarded. To those due to the high gas temperature thermal loading of the blade and platform material to reduce, the vanes 1 and the platforms 2, 3 cooled.
- the cooling of the platforms, the object The present application is carried out with a Part of the branched off from the compressor (not shown), not used for the combustion process, Cooling air (arrow 9).
- Cooling air arrow 9
- the gas outlet 5 As shown in FIG. 1, in the outer platforms 2 and in the inner wall 4 of the combustion chamber 6 am Circumference distributeddeluftausblaskanäle 10 arranged.
- thedeluftausblaskanäle 10 in the outer Wall 4 of the combustion chamber 6 and in a between the inner platform 3 and the inner wall of the combustion chamber 6 arranged intermediate piece 7 is formed.
- the combustion chamber wall or the intermediate piece Other combinations are possible.
- Thede povertyausblaskanäle 10 are at the periphery of the inner or outer wall 4, the platforms 2, 3 or the intermediate piece 7 in at least one - continuous or discontinuous series (not shown) arranged and can - with several rows - in a line or be offset from each other.
- the cross-sectional area thede povertyausblaskanäle 10 is round or oval, but may also have a different shape.
- Cooling air jet 11 Based on these Cooling air jet 11 is in cooperation with the hot gas stream 8 from the combustion chamber a vortex structure formed, on the one hand, the mixing of the cooling air jets 11 minimized with the hot gas stream 8 and the others covering the entire platform surface with Cooling air, that is, also in the area 12 of the three-dimensional Boundary layer separation downstream of the boundary layer separation line 13 and in particular in the suction side 14 of the vanes 1 adjacent area ensures. This is associated with a reduction in the cooling air requirement and thus an improvement of the emission values, because a larger amount of air for combustion to Available.
- the heat protection coating account for the platform surfaces, so that the corresponding costs are reduced.
- a complex cooling system for dispensed with the acted upon by the hot gas flow surfaces or cooling the passage through the Guide vane can be avoided, so ultimately the specific fuel consumption and the costs are lowered can be.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Plattformkühlanordnung für den der Brennkammer nachgeschalteten Leitschaufelkranz einer Gasturbine, mit am Umfang der Wand der Brennkammer, der Plattformen und/oder der Wand eines zwischen diesen angeordneten Zwischenstücks die jeweilige Wand in mindestens einer kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Reihe oder anderen beliebigen Anordnung durchdringenden Kühlluftausblaskanälen, über die vom Verdichter der Gasturbine abgezweigte Kühlluft zur Filmkühlung zu den Hauptgasstromflächen der Plattformen geleitet wird.The invention relates to a platform cooling arrangement for the combustion chamber downstream vane ring a gas turbine, with at the periphery of the wall of the combustion chamber, the platforms and / or the wall of one between these arranged intermediate piece the respective wall in at least a continuous or discontinuous series or any other arrangement penetrating Kühlluftausblaskanälen, via the compressor of the gas turbine branched cooling air for film cooling to the Main gas flow surfaces of the platforms is passed.
Die oben erwähnte Art der Kühlung der Plattformen von hinter der ringförmigen Gasaustrittsöffnung der Brennkammer einer Gasturbine angeordneten Leitschaufeln, die - begrenzt von inneren und äußeren Plattformen - einen Leitschaufelkranz bilden, ist beispielsweise aus der DE 198 13 779 A1 bekannt. Dabei wird über Kühlluftbohrungen, die im Bereich der Austrittsöffnung in die Brennkammerwand oder unmittelbar in die Plattformen oder auch in ein dazwischengeschaltetes Zwischenstück eingebracht sind, vom Verdichter abgezweigte Kühlluft in die Randschicht des Heißgasstroms eingeblasen. Das Einblasen der Kühlluft dient der Absenkung der Temperatur des aus der Brennkammer ausgetragenen Heißgasstroms in einer die Innenflächen der Plattformen kontaktierenden Strömungsschicht, um das Plattformmaterial gegenüber dem verbleibenden ungekühlten Heißgasstrom abzuschirmen. In ungeschütztem Zustand wäre das Plattformmaterial einer derart hohen Wärmebelastung ausgesetzt, dass sich die Lebensdauer der Plattformen der Leitschaufeln deutlich verkürzt. Die üblicherweise im Bereich der ringförmigen Austrittsöffnung der Brennkammer bzw. nahe der Vorderkante der ringförmig angeordneten Plattformen am Umfang verteilt angeordneten Kühlluftausblasöffnungen sind jedoch aufgrund der komplizierten Strömungsverhältnisse im wandnahen Bereich, und zwar auch aufgrund der Wechselwirkung zwischen dem Heißgasstrom und der eingeblasenen Kühlluft, nicht in der Lage, die gesamten Innenfläche der Plattformen wirksam gegenüber dem Heißgasstrom abzuschirmen bzw. zu kühlen. Verantwortlich dafür ist eine dreidimensionale Eintrittsgrenzschichtablösung entlang einer bestimmten - veränderlichen - Linie auf der Oberfläche der Plattformen. Um nun eine Kühlwirkung in einem möglichst großen Bereich der Plattformoberflächen, das heißt, auch im Bereich der dreidimensionalen Sekundärströmung zu erzielen, geht die DE 198 13 779 von einer als ballistische Kühlung bezeichneten Kühlluftausblasung in einer dem Radius entsprechenden Richtung, das heißt, in einer von der Turbinenachse und dem Radius begrenzten Ebene, unter einem relativ steilen Ausblaswinkel zur Turbinenachse mit hohen Impulsverhältnissen aus, bei der die mindestens eine Reihe bildenden Kühlluftausblas-öffnungen in Turbinenumfangsrichtung in voneinander beabstandeten Gruppen angeordnet sind, die jeweils auf einen Bereich von der Leitschaufelvorderkante bis zur deren jeweiliger Druckseite hin begrenzt sind. Mit der sogenannten "ballistischen Kühlung" in einem jeweils auf die Druckseite der Leitschaufeln beschränkten Bereich sollen somit auch die im Bereich hinter der dreidimensionalen Eintrittsgrenzschichtablösung liegenden Plattformflächen von dem Kühlmedium erreicht und ausreichend gekühlt werden.The above-mentioned way of cooling the platforms of behind the annular gas outlet opening of the combustion chamber a gas turbine arranged vanes, the - limited by inner and outer platforms - one Form Leitschaufelkranz, for example, from DE 198 13 779 A1 known. It is about cooling air holes, in the region of the outlet opening in the combustion chamber wall or directly into the platforms or even in one interposed intermediate piece are introduced, From the compressor branched cooling air into the boundary layer blown in the hot gas stream. The injection of cooling air serves to lower the temperature of the combustion chamber discharged hot gas stream in one of the inner surfaces the platforms contacting the flow layer to the Platform material over the remaining uncooled Shield hot gas flow. In unprotected condition would be the platform material of such a high heat load exposed that the lifespan of the platforms of the Vanes significantly shortened. The usually in the field the annular outlet opening of the combustion chamber or near the front edge of the annularly arranged Platforms distributed around the circumference arranged Kühlluftausblasöffnungen However, because of the complicated Flow conditions in the near-wall area, and indeed due to the interaction between the hot gas flow and the blown cooling air, unable to blow the whole Inner surface of the platforms effective against the Shield or cool hot gas stream. Responsible this is a three-dimensional entrance boundary layer separation along a certain - variable - line on the surface of the platforms. To have a cooling effect in the largest possible area of the platform surfaces, that is, even in the field of three-dimensional To achieve secondary flow, DE 198 13 779 goes from a cooling air blowing called ballistic cooling in a direction corresponding to the radius, the means, in a limited by the turbine axis and the radius Level, under a relatively steep discharge angle to the turbine axis with high momentum ratios, at the Kühlluftausblas-openings forming the at least one row in Turbinenumfangsrichtung in from each other spaced groups are arranged, each on a range from the vane leading edge to the whose respective pressure side are limited towards. With the so-called "ballistic cooling" in each case the pressure side of the vanes restricted area should therefore also in the area behind the three-dimensional Entry boundary layer detachment lying platform surfaces reached by the cooling medium and cooled sufficiently become.
Die EP 0 615 055 A1, deren technische Lehre ebenfalls auf dem oben erwähnten Prinzip der Filmkühlung oder ballistischen Kühlung der Plattformen beruht, geht von mindestens einer, im Unterschied zu der in der DE 198 13 779 A1 beschriebenen Lösung in Umfangsrichtung nicht unterbrochenen Reihe von Ausblaskanälen aus, die jedoch zur Erzielung einer bestimmten Massenstromverteilung in Umfangsrichtung unterschiedliche Durchmesser aufweisen, um dadurch eine möglichst vollflächige Kühlung der Plattformoberfläche zu bewirken. Auch bei dieser Kühlanordnung stimmt die Richtung der Ausblaskanäle, abgesehen von einem bestimmten, zum Durchdringen der Plattform oder der Brennkammerwand erforderlichen Anstellwinkel, mit der von der Turbinenachse und dem Radius gebildeten Ebene überein.EP 0 615 055 A1, whose technical teaching is also based on the above-mentioned principle of film cooling or ballistic Cooling of the platforms is based on at least one, in contrast to that described in DE 198 13 779 A1 Solution not interrupted in the circumferential direction Series of blow-out channels, however, to achieve a certain mass flow distribution in the circumferential direction have different diameters to thereby as complete as possible cooling of the platform surface to effect. Also in this cooling arrangement agrees the direction of the exhaust channels, except one certain to penetrate the platform or the Combustion chamber wall required angle of attack, with the the turbine axis and the radius formed plane.
Tatsächlich gelingt es mit den oben beschriebenen Kühlanordnungen jedoch nicht, die eingeblasene Kühlluft aufgrund eines hohen Mischungsgrades mit dem Heißgasstrom und einer zu hohen Entfernung der Kühlluft von der Plattform effizient zu nutzen und darüber hinaus die Filmkühlung auch in allen Oberflächenbereichen der Plattformen, das heißt, auch in dem stromabwärts befindlichen Grenzschichtablösebereich, in ausreichendem Maße zu gewährleisten. Um dennoch eine bestimmte Heißgasabschirmung der Plattformen zu erreichen, ist es erforderlich, einen relativ hohen Kühlluftanteil zu verwenden und/oder eine Wärmeschutzbeschichtung vorzusehen bzw. diese effizienter und damit kostenintensiver auszubilden. In bestimmten Fällen kann auch ein komplexes Kühlsystem für die nicht im Heißgasstrom liegenden Flächen erforderlich sein, das ebenso zu einer Erhöhung des spezifischen Kraftstoffverbrauchs und der Kosten führt wie eine Filmkühlung in der Leitschaufelpassage.In fact, it succeeds with the cooling arrangements described above however, not due to the blown cooling air a high degree of mixing with the hot gas stream and too high a distance of the cooling air from the platform efficient use and beyond the film cooling also in all surface areas of the platforms, that is, also in the downstream boundary layer stripping area, to ensure sufficiently. Nevertheless, a certain hot gas shield the To reach platforms, it is necessary to have a relative use high proportion of cooling air and / or one Provide heat protection coating or more efficient and thus more cost-intensive form. In particular Cases can also be a complex cooling system for not be required in the hot gas flow areas, the as well as an increase in specific fuel consumption and the cost leads in like a movie cooling the vane passage.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Plattformkühlanordnung der eingangs erwähnten Art anzugeben, die eine effektive Kühlung aller Hauptgasstromflächen der Plattform gewährleistet. The invention is based on the object, a platform cooling arrangement specify the type mentioned, the effective cooling of all main gas flow surfaces of the Platform guaranteed.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einer gemäß den
Merkmalen des Patentanspruchs 1 ausgebildeten Plattformkühlanordnung
gelöst. Aus den Unteransprüchen ergeben
sich vorteilhafte Weiterbildungen und zweckmäßige Ausgestaltungen
der Erfindung.According to the invention, the object with a according to the
Features of
Der Kern der Erfindung besteht in besteht in der Anordnung mindestens eines Teils der Kühlluftausblaskanäle in einer von der durch die Turbinenachse und den Radius gebildeten Ebene um einen Winkel α abweichenden Richtung. Das heißt mit anderen Worten, dass die Kühlluftausblaskanäle mit Bezug auf die Umfangsrichtung schräg gestellt sind. Durch diese von der üblicherweise geraden Ausrichtung der Kühlluftausblaskanäle abweichende winklige Anordnung und die dementsprechende Kühlluftstrahlrichtung zu den Plattformen wird überraschenderweise eine verminderte Durchmischung mit dem Heißgasstrom sowie eine höhere Konzentration der Kühlluft im Endwandbereich und daraus resultierend eine wirksamere Kühlung bzw. ein verminderter Kühlluftbedarf erreicht. Die schräge Ausrichtung der Kühlluftstrahlen erzeugt eine Wirbelstruktur, in der ein verringerter Heißgasanteil aufgenommen wird und die zudem in der Lage ist, auch den Plattformbereich hinter der dreidimensionalen Grenzschichtablösung effektiv und in allen Bereichen zwischen der Druckseite und der Saugseite der benachbarten Leitschaufeln zu kühlen. Durch den verminderten Kühlluftbedarf und die verbesserte Kühlwirkung können sowohl der Aufwand für gegebenenfalls erforderliche zusätzliche Kühlmaßnahmen als auch der Kraftstoffverbrauch gesenkt und das Emissionsverhalten verbessert werden.The essence of the invention consists in the arrangement at least part of the Kühlluftausblaskanäle in one of the one formed by the turbine axis and the radius Plane by an angle α deviating direction. In other words, that means the Kühlluftausblaskanäle slanted with respect to the circumferential direction are. By this of the usually straight alignment the Kühlluftausblaskanäle deviating angular arrangement and the corresponding Kühlluftstrahlrichtung to the platforms is surprisingly a diminished Mixing with the hot gas stream and a higher Concentration of the cooling air in the end wall area and from it resulting in a more effective cooling or a reduced Cooling air requirement reached. The oblique orientation the cooling air jets produces a vortex structure in which a reduced hot gas content is absorbed and the is also able to also the platform area behind the three-dimensional boundary layer detachment effectively and in all areas between the pressure side and the suction side to cool the adjacent vanes. By the reduced cooling air requirement and the improved cooling effect can both the effort required if necessary additional cooling measures as well as fuel consumption lowered emissions and improved emissions become.
Gemäß der Erfindung ist zumindest ein Teil der Kühlluftausblaskanäle schräg zur Umfangsrichtung angestellt. Das heißt, die Größe des Winkels, in dem die benachbarten Kühlluftausblaskanäle ausgerichtet sind, kann unterschiedlich sein und zum Teil auch 0° betragen.According to the invention, at least part of the Kühlluftausblaskanäle adjusted obliquely to the circumferential direction. The means the size of the angle in which the neighboring ones Kühlluftausblaskanäle are aligned, may vary be and be partially 0 °.
Die am Umfang von Kühlluftausblaskanälen in einer oder mehreren diskontinuierlichen oder kontinuierlichen Reihen oder auch in regelmäßigen oder unregelmäßigen Gruppen oder auch jeweils einzeln sowie auch in variabler Form und Größe ausgebildet sein. Zwischen den benachbarten Reihen oder in der selben Reihe oder Gruppe von Kühlluftausblaskanälen kann die Schräglage der Kühlluftausblaskanäle unterschiedlich sein.The circumference of Kühlluftausblaskanälen in one or several discontinuous or continuous rows or even in regular or irregular groups or also individually as well as in variable form and Size be formed. Between the adjacent rows or in the same row or group of cooling air exhaust ducts The skew of the Kühlluftausblaskanäle can be different be.
Zudem können die Kühlluftausblaskanäle in ein und derselben Reihe oder mit Bezug auf die jeweils benachbarte Reihe zueinander versetzt sein.In addition, the Kühlluftausblaskanäle in one and the same Row or with respect to the adjacent row be offset to each other.
Die Größe und/oder die Form des Querschnitts in ein und derselben Reihe oder in Bezug auf die benachbarten Reihen oder in einer beliebigen anderen Anordnung von Kühlluftausblaskanälen kann unterschiedlich sein.The size and / or the shape of the cross section in and same row or with respect to the adjacent rows or in any other arrangement of cooling air exhaust ducts can be different.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine Teilansicht der Brennkammer einer Gasturbine mit an die Gasaustrittsöffnung unmittelbar angeschlossenem Leitschaufelsystem;
- Fig. 2
- eine Teilansicht der Brennkammer mit einem zwischen der Gasaustrittsöffnung und dem Leitschaufelsystem angeordneten Zwischenstück;
- Fig. 3
- eine Schnittansicht von jeweils zwei benachbarten, auf einer Plattform angebrachten Leitschaufeln mit einer Gruppe von jeder Leitschaufel zugeordneten, in unterschiedlicher Winkellage in der Plattform verlaufenden Kühlluftausblaskanälen; und
- Fig. 4
- eine geometrische Darstellung der in Bezug auf die Umfangsrichtung winkligen Anordnung der Kühlluftausblaskanäle.
- Fig. 1
- a partial view of the combustion chamber of a gas turbine with directly connected to the gas outlet guide vane system;
- Fig. 2
- a partial view of the combustion chamber with an intermediate piece arranged between the gas outlet opening and the guide vane system;
- Fig. 3
- a sectional view of two adjacent, mounted on a platform vanes with a group of each guide vane associated, extending in different angular position in the platform Kühlluftausblaskanälen; and
- Fig. 4
- a geometric representation of the angle with respect to the circumferential direction arrangement of the Kühlluftausblaskanäle.
Die Figuren 1 und 2 zeigen jeweils eine Leitschaufel 1,
die zwischen einer äußeren Plattform 2 und einer inneren
Plattform 3 angeordnet ist. Eine Mehrzahl Leitschaufeln 1
mit Plattformen 2, 3 bildet einen Leitschaufelkranz, der
der ringförmigen Gasaustrittsöffnung 5 einer Brennkammer
6 nachgeschaltet ist. Die äußeren Plattformen 2 und die
inneren Plattformen 3 sind gemäß Fig. 1 unmittelbar und
gemäß Fig. 2 über ein Zwischenstück 7 mit der Wand 4 der
Brennkammer 6 verbunden bzw. an deren Gasaustrittsöffnung
5 angeschlossen. Ein aus der Gasaustrittsöffnung 5 austretender
Heißgasstrom (Pfeil 8) wird zwischen den benachbarten
Leitschaufeln 1 und den Plattformen 2, 3 weitergeleitet.
Um die durch die hohe Gastemperatur bedingte
thermische Belastung des Schaufel- und Plattformmaterials
zu verringern, werden die Leitschaufeln 1 und die Plattformen
2, 3 gekühlt. Die Kühlung der Plattformen, die Gegenstand
der vorliegenden Anmeldung ist, erfolgt mit einem
Teil der vom Verdichter (nicht dargestellt) abgezweigten,
nicht für den Verbrennungsprozess benutzten,
Kühlluft (Pfeil 9). Zu diesem Zweck sind nahe der Gasaustrittsöffnung
5, wie Fig. 1 zeigt, in den äußeren Plattformen
2 und in der inneren Wand 4 der Brennkammer 6 am
Umfang verteilt Kühlluftausblaskanäle 10 angeordnet. Gemäß
Fig. 2 sind die Kühlluftausblaskanäle 10 in der äußeren
Wand 4 der Brennkammer 6 und in einem zwischen der
inneren Plattform 3 und der inneren Wand der Brennkammer
6 angeordneten Zwischenstück 7 ausgebildet. Bezüglich der
jeweiligen Anordnung der Kühlluftausblas-kanäle 10 in den
Plattformen, der Brennkammerwand oder dem Zwischenstück
sind auch andere Kombinationen denkbar.FIGS. 1 and 2 each show a
Die Kühlluftausblaskanäle 10 sind am Umfang der inneren
oder äußeren Wand 4, der Plattformen 2, 3 oder des Zwischenstücks
7 in mindestens einer - kontinuierlichen oder
diskontinuierlichen - Reihe (nicht dargestellt) angeordnet
und können - bei mehreren Reihen - in einer Linie oder
versetzt zueinander angeordnet sein. Die Querschnittsfläche
der Kühlluftausblaskanäle 10 ist rund oder
oval, kann aber auch eine andere Form haben.The Kühlluftausblaskanäle 10 are at the periphery of the inner
or
Aus den Figuren 1 und 2 ist ersichtlich, dass die Kühlluftausblaskanäle
10 - gemäß dem Stand der Technik in üblicher
Weise - in einer von der Turbinenachse x und dem
Radius r (Fig. 4) gebildeten Ebene schräg angestellt
sind. Die Figur 3 macht deutlich, dass die Kühlluftausblaskanäle
10 darüber hinaus aber auch in einer weiteren,
von der r,x-Ebene abweichenden Ebene (Θ-Ebene gemäß Fig.
5) schräg ausgerichtet sind, so dass die aus den Kühlluftausblaskanälen
10 austretenden Kühlluftstrahlen
(Pfeil 11) in einer von der r,x-Ebene um den Winkel α
abweichenden Richtung auf der Oberfläche der Plattformen
2, 3 verlaufen, das heißt, mit Bezug auf die Umfangsrichtung
(Pfeil 15) winklig ausgerichtet sind. Aufgrund dieser
Kühlluftstrahlrichtung 11 wird im Zusammenwirken mit
dem Heißgasstrom 8 aus der Brennkammer eine Wirbelstruktur
ausgebildet, die zum einen das Vermischen der Kühlluftstrahlen
11 mit dem Heißgasstrom 8 minimiert und zum
anderen das Abdecken der gesamten Plattformfläche mit
Kühlluft, das heißt, auch im Bereich 12 der dreidimensionalen
Grenzschichtablösung stromabwärts der Grenzschichttrennlinie
13 und insbesondere auch in dem der Saugseite
14 der Leitschaufeln 1 benachbarten Bereich gewährleistet.
Damit in Verbindung steht eine Reduzierung des Kühlluftbedarfs
und somit eine Verbesserung der Emissionswerte,
da eine größere Luftmenge für die Verbrennung zur
Verfügung steht. Gegebenenfalls kann auch die Wärmeschutzbeschichtung
auf den Plattformoberflächen entfallen,
so dass die entsprechenden Kosten reduziert werden.
Gegebenfalls kann auch auf ein komplexes Kühlsystem für
die von dem Heißgasstrom beaufschlagten Flächen verzichtet
werden oder die Kühlung des Durchgangs durch das
Leitschaufelwerk kann vermieden werden, so dass letztlich
der spezifische Kraftstoffverbrauch und die Kosten gesenkt
werden können.From Figures 1 and 2 it can be seen that the Kühlluftausblaskanäle
10 - according to the prior art in conventional
Way - in one of the turbine axis x and the
Radius r (Fig. 4) formed inclined plane
are. The figure 3 makes it clear that the Kühlluftausblaskanäle
10 but also in another,
from the r, x-plane deviating plane (Θ-plane of FIG.
5) are aligned obliquely, so that from the Kühlluftausblaskanälen
10 exiting cooling air jets
(Arrow 11) in one of the r, x-plane by the angle α
deviating direction on the surface of the
Die Winkellage der Kühlluftausblaskanäle 10 kann in jeweils
benachbarten Reihen von Kühlluftausblaskanälen
gleich oder unterschiedlich sein. Darüber hinaus ist es
auch denkbar, dass die Kühlluftausblaskanäle 10, wie in
Fig. 3 angedeutet, in ein und derselben - kontinuierlichen
oder diskontinuierlichen - Reihe (oder Anordnung) in
einem auf die Umfangsrichtung 15 der Plattformen 1, 2,
des Zwischenstücks 7 oder der Wand 4 der Brennkammer 6
bezogenen unterschiedlichen Winkel α1, α2 bis hin zu einem
Winkel α=0 angeordnet sind. The angular position of the
- 11
- Leitschaufelvane
- 22
- äußere Plattformouter platform
- 33
- innere Plattforminner platform
- 44
- innere/äußere Wand von 6inner / outer wall of 6
- 55
- GasaustrittsöffnungGas outlet
- 66
- Brennkammercombustion chamber
- 77
- Zwischenstückconnecting piece
- 88th
- HeißgasstromHot gas stream
- 99
- Kühlluftcooling air
- 1010
- KühlluftausblaskanalKühlluftausblaskanal
- 1111
- KühlluftstrahlCooling air jet
- 1212
- Bereich der GrenzschichtablösungArea of boundary layer separation
- 1313
- GrenzschichttrennlinieBoundary layer separation line
- 1414
- Saugseite v. 1Suction side v. 1
- 1515
- Umfangsrichtungcircumferentially
- XX
- Turbinenachseturbine axis
- rr
- Radiusradius
- α1, α2 α 1 , α 2
- Ausblaswinkel in Umfangsricht. (zur r, x-Ebene)Discharge angle in the circumferential direction. (to the r, x-level)
Claims (9)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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