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WO2000012868A1 - Turbinenschaufel - Google Patents

Turbinenschaufel Download PDF

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Publication number
WO2000012868A1
WO2000012868A1 PCT/DE1999/002596 DE9902596W WO0012868A1 WO 2000012868 A1 WO2000012868 A1 WO 2000012868A1 DE 9902596 W DE9902596 W DE 9902596W WO 0012868 A1 WO0012868 A1 WO 0012868A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
turbine blade
cooling fluid
blade according
cow
cooling
Prior art date
Application number
PCT/DE1999/002596
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dirk Anding
Burkhard Bischoff-Beiermann
Hans-Thomas Bolms
Michael Scheurlen
Thomas Schulenberg
Peter Tiemann
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Priority to EP99952439A priority Critical patent/EP1112439B1/de
Priority to DE59905944T priority patent/DE59905944D1/de
Priority to JP2000567826A priority patent/JP4315599B2/ja
Publication of WO2000012868A1 publication Critical patent/WO2000012868A1/de
Priority to US09/796,309 priority patent/US6533547B2/en

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/14—Form or construction
    • F01D5/18—Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades
    • F01D5/187—Convection cooling
    • F01D5/188—Convection cooling with an insert in the blade cavity to guide the cooling fluid, e.g. forming a separation wall

Definitions

  • the invention relates to a turbine blade, in particular a gas turbine blade, with an outer wall surrounding an interior, through which interior cooling fluid can be passed.
  • a guide vane of a gas turbine with a guide of cooling air for cooling it is described in US Pat. No. 5,419,039.
  • the guide vane is designed as a casting or composed of two castings. It has a supply of cow air from the compressor of the associated gas turbine system. In their wall structure exposed to the hot gas flow of the gas turbine and enclosing the cooling air supply, cast-in cooling pockets open on one side are provided.
  • the object of the invention is to provide a turbine blade with an internal cooling structure.
  • this object is achieved by a turbine blade with an outer wall surrounding an interior for guiding a cooling fluid, the outer wall in the interior being supported by a support rib with a side surface, and a thermally insulating cow dam shield being arranged at least in front of part of the side surface that the side surface can be shielded from the cooling fluid at least in part by the Kuhldammschild.
  • a support rib or a plurality of support ribs are arranged in the interior of the gas turbine blade. On the one hand, these serve to stiffen and support the outer wall and, on the other hand, can be provided to form two or more partial spaces of the interior.
  • the cooling fluid is distributed over the length of the turbine blade from a foot area through the partial spaces led through to a head area and exits there. This corresponds to an open cooling fluid guide.
  • the cooling fluid not only cools the outer wall, but also the support rib or the support ribs.
  • the support rib In the transition area to the outer wall, the support rib is very hot when the turbines are loaded with hot gas.
  • the support rib on its side surface or on its side surfaces is cooled very intensively by the cooling fluid flowing past. Temperature gradients thus occur within the support rib, which can lead to large thermal stresses, in particular in the transition area between the support rib and the outer wall. Such thermal stresses can lead to material fatigue and a shortened lifespan of the turbine blade.
  • the invention provides a
  • the thermally insulating cow dam shield shields the side surfaces of the support rib or at least part of it from direct contact with the cooling fluid.
  • the heat transfer between the cooling fluid and the support fin is thus significantly reduced. This means that the support rib is no longer cooled as intensively and the temperature gradient within the support rib is reduced. This also reduces the thermal stresses occurring within the turbine blade.
  • the Kuhldammschild is preferably a coating of the side surface.
  • This coating is expediently made of a thermally well insulating material.
  • the Kuhdamammschild is preferably spaced from the side surface by a gap with a gap width. In such a Because of the high flow resistance, the cooling fluid flows much slower than in the interior. This reduces the convective cooling of the side surface. It can also be expedient to completely seal the gap against the entry of cooling fluid.
  • Openings for an inlet or outlet of cooling fluid, the gap are preferably provided in the Kuhldammschild. With the help of such openings, a controlled flow of cooling fluid in the gap can be set. Depending on the size of this flow, there is a higher or lower heat transfer between the support rib and the cooling fluid. A value for the heat transfer can thus be set in a simple manner, in which the support rib is cooled sufficiently, but in any case not so strongly that thermal stresses become too great.
  • a spacer for adjusting the gap width is preferably arranged between the cow dam shield and the side surface. The spacer is further preferably part of the cow dam shield. The spacer is preferably formed by a bulge in the cow dam shield.
  • Such a spacer can also be an independent component arranged between the cow dam shield and the side surface.
  • the spacer can also be part of the support rib on the side surface.
  • a bulge is provided in the cow dam shield, with which the cow dam shield rests on the side surface.
  • the Kuhldammschild is preferably a sheet metal.
  • the Kuhldammschild is preferably held on the outer wall by means of a projection of the outer wall.
  • the protrusion in the turbulator for generating a turbulent flow in the cooling fluid is further preferred.
  • On the side of the outer wall facing the inner space z.
  • rib-like turbulators can be provided which serve to generate a turbulent flow in the cooling fluid.
  • the cooling insulation shield can be easily clamped between the support rib and one or more such turbulators.
  • the side of the outer wall facing the interior can, however, also be a specially made for holding the cooling insulation shield, for. B. molded, contain projection, which serves to hold the cooling insulation shield.
  • the turbine blade has a cooling fluid supply area, via which the cooling fluid is supplied to the turbine blade.
  • the cooling insulation shield is preferably soldered or welded on in the cooling fluid supply area. By fastening the cooling insulation shield in the cooling fluid supply area, in particular by means of soldering or welding, this can be done
  • Cooling insulation shield can be fixed in a simple manner without additional thermal stresses occurring, since the location of the fixing, that is to say the cooling fluid supply area, is subject to low thermal stress.
  • the turbine blade is preferably a gas turbine blade, in particular for a stationary gas turbine.
  • Gas turbine blades are exposed to particularly high temperatures by a working medium flowing around them, a hot gas.
  • higher gas inlet temperatures are sought for the hot gas entering the turbine.
  • These higher gas inlet temperatures require ever better and more efficient cooling of the gas turbine blades. The problem that thermal stresses in the region of the supporting rib are inadmissibly high thus arises
  • a double-walled outer wall 3 with a suction side 4 and a pressure side 6 encloses an interior space 5.
  • three support ribs 7 are arranged.
  • Support rib 7 connects the suction side 4 of the outer wall 3 with the pressure side 6.
  • the gas turbine blade 1 is, for. B. poured in one piece.
  • Each support rib 7 has two side surfaces 9 directed towards the interior 5.
  • a cow dam shield 11 is arranged in front of both side surfaces 9 of one of the support ribs 7. In the example shown, this is implemented as a coating or covering made of a thermally insulating material.
  • a hot gas flows around the outside of the outer wall 3.
  • a cooling fluid 12 which flows through the interior 5 perpendicular to the plane of the drawing.
  • the interior space 5 is divided by the support ribs 7 m into four sub-spaces 5a, 5b, 5c, 5d.
  • the cooling fluid 12 successively penetrates these subspaces 5a, 5b, 5c, 5d. It also cools each support rib 7. Since the support rib 7 is connected to the outer wall 3, it heats up. Very high temperatures occur in particular in a transition region 7a to the outer wall 3.
  • each support rib 7 is efficiently cooled by the cooling fluid 5, primarily via a convection Tive heat exchange via the side surfaces 9. Due to a high temperature gradient between the relatively cool rare walls 9 and the hot transition areas 7a to the outer wall 3, large thermal stresses occur in the support rib 7.
  • the cow dam shield 11 serves to reduce these thermal stresses. The heat transfer between the support rib 7 and the cooling fluid 5 is reduced by the cow dam shield 11. The side walls 9 are thus no longer cooled as much and the temperature gradient to the hot outer wall 3 decreases.
  • FIG. 2 shows a section of a cross section through a gas turbine blade.
  • a support rib 7 corresponding to the embodiment in FIG. 1 is shown.
  • a cow dam sign 11 is arranged in front of one of the side walls 9, a cow dam sign 11 is arranged. This is designed as a sheet. Bulges are provided in the sheet, which serve as spacers 17. The spacers 17 form a gap 18 with a defined gap width d between the cow dam shield 11 and the support rib 7. The gap width is preferably between 0.2 mm and 3 mm.
  • the Kuhldammschild 11 is held on the side facing the interior 5 of the pressure side 6 of the outer wall 3 by a rib-like turbulator 15. On the side of the suction side 4 of the outer wall 3 facing the interior 5, a projection 13 with m the outer wall 3 is cast in, which also serves to hold the cow dam shield 11.
  • the cooling fluid 12 flows only slightly in the gap 18. As a result, the convective cooling of the side wall 9 is considerably reduced. This in turn leads to a reduced temperature gradient within the support rib 7 and thus to reduced thermal stresses.
  • FIG. 3 shows a longitudinal section of the detail from FIG. 2.
  • the cooling fluid 12 flows through a cooling fluid supply area 19 m to the interior 5 em.
  • the Kuhldammschild 11 is in the cooling fluid supply area 19 at a welding point 21 welded to the support rib 7.
  • the cooling fluid 12 m enters the gap 18 em at an opening 23A.
  • the cooling fluid 12 emerges from the gap 18 at an opening 23B.
  • the cooling fluid flow in the gap 18 can be adjusted in such a way that there is sufficient cooling of the support rib 7, but at the same time the cooling remains so low that there are no impermissibly high thermal stresses m in the turbine blade 1 occur.
  • the gas turbine blade 1 has a root region 30, an airfoil 31 and a head region 32 along a blade axis 29.
  • an interior space 5 which is subdivided by supporting ribs 7 with side flats 9 m along the blade axis 29, partial spaces 5a, 5b, 5c, 5d, 5e.
  • a cow dam sign 11 is arranged in front of one of the side walls 9 of one of the support ribs.
  • cow dam shields 11 are arranged in front of all rare walls 9 of all support ribs.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Turbinenschaufel (1) mit einem Innenraum (5), durch den ein Kühlfluid (12) geführt wird und in dem Stützrippen (7) angeordnet sind. Zur Verringerung thermischer Spannungen sind vor den Stützrippen (7) Kühldämmschilde (11) angeordnet, die die Kühlung der Stützrippen (7) verringern. Die Turbinenschaufel (1) ist bevorzugt eine Gasturbinenschaufel (1).

Description

Beschreibung
Turbinenschaufel
Die Erfindung betrifft eine Turbinenschaufel, insbesondere eine Gasturbmenschaufel, mit einer einen Innenraum umschließenden Außenwand, durch welchen Innenraum Kuhlfluid fuhrbar ist .
Eine Leitschaufel einer Gasturbine mit einer Fuhrung von Kuhlluft zu deren Kühlung ist in der US-PS 5,419,039 beschrieben. Die Leitschaufel ist als ein Gußstück ausgeführt oder aus zwei Gußstucken zusammengesetzt. Sie weist ihrem Inneren eine Zufuhrung von Kuhlluft aus dem Verdichter der zugeordneten Gasturbinenanlage auf. In ihrer der Heißgasstro- mung der Gasturbine ausgesetzten, die Kuhlluftzufuhrung umschließenden Wandstruktur sind eingegossene, einseitig offene Kuhltaschen vorgesehen.
Aufgabe der Erfindung ist die Angabe einer Turbinenschaufel mit einer inneren Kuhlstruktur.
Erfmdungsgemaß wird diese Aufgabe gelost durch eine Turbinenschaufel mit einer einen Innenraum zur Fuhrung eines Kuhl- fluides umschließenden Außenwand, wobei die Außenwand im Innenraum von einer Stutzrippe mit einer Seitenflache gestutzt ist, und wobei zumindest vor einem Teil der Seitenflache ein thermisch isolierendes Kuhldammschild so angeordnet ist, daß die Seitenfläche zumindest zum Teil durch das Kuhldammschild von dem Kuhlfluid abschirmbar ist.
Im Innenraum der Gasturbmenschaufel ist eine Stutzrippe oder sind mehrere Stutzrippen angeordnet. Diese dienen einerseits einer Versteifung und Stutzung der Außenwand und können ande- rerseits zur Bildung zweier oder mehrerer Teilraume des Innenraums vorgesehen sein. Das Kuhlfluid wird über die Lange der Turbmenschaufel von einem Fußbereich durch die Teilraume hindurch bis zu einem Kopfbereich gefuhrt und tritt dort aus. Dies entspricht einer offenen Kuhlfluidfuhrung. Es kann auch eine geschlossene Kuhlfluidfuhrung vorliegen, d.h., das Kuhlfluid wird schlangenartig durch die Teilraume hindurch und wieder aus dem Fußbereich heraus gefuhrt.
Das Kuhlfluid kühlt nicht nur die Außenwand, sondern auch die Stutzrippe oder die Stutzrippen. Im Übergangsbereich zur Außenwand ist die Stutzrippe bei Beaufschlagung der Turb en- schaufei mit Heißgas sehr heiß. Andererseits wird die Stutzrippe an ihrer Seitenfläche oder an ihren Seitenflachen sehr intensiv durch das vorbeistro ende Kuhlfluid abgekühlt. Es treten somit innerhalb der Stutzrippe Temperaturgradienten auf, welche zu großen thermischen Spannungen, insbesondere im Ubergangsbereich zwischen der Stutzrippe und der Außenwand fuhren können. Solche thermischen Spannungen können zu Materialermüdungen und zu einer verkürzten Lebensdauer der Turbi- nenschaufel fuhren.
Ausgehend von dieser Erkenntnis stellt die Erfindung eine
Maßnahme bereit, mit der die Kühlung der Stutzrippe verringert wird. Durch das thermisch isolierende Kuhldammschild werden die Seitenflächen der Stutzrippe oder zumindest ein Teil davon vor einer unmittelbaren Berührung mit dem Kuhl- fluid abgeschirmt. Der Wärmeübergang zwischen dem Kuhlfluid und der Stutzrippe wird somit erheblich verringert. Damit wird die Stutzrippe nicht mehr so intensiv gekühlt und der Temperaturgradient innerhalb der Stutzrippe wird reduziert. Hierdurch werden auch die auftretenden thermischen Spannungen innerhalb der Turbinenschaufel reduziert.
Vorzugsweise ist das Kuhldammschild eine Beschichtung der Seitenflache. Diese Beschichtung ist zweckmaßigerweise aus einem thermisch gut isolierenden Material ausgeführt.
Bevorzugt ist das Kuhldammschild von der Seitenfläche durch einen Spalt mit einer Spaltbreite beabstandet. In einem sol- chen Spalt strömt das Kuhlfluid aufgrund eines hohen Stromungswiderstandes sehr viel langsamer als im Innenraum. Dies reduziert die konvektive Kühlung der Seitenfläche. Es kann auch zweckmäßig sein, den Spalt völlig gegen einen Kuhlfluid- eintritt abzudichten.
Bevorzugt sind im Kuhldammschild Offnungen für einen Ein- oder Auslaß von Kuhlfluid den Spalt vorgesehen. Mit Hilfe solcher Offnungen kann ein kontrollierter Fluß von Kuhlfluid im Spalt eingestellt werden. Je nach Große dieses Flusses ergibt sich ein höherer oder niedrigerer Wärmeübergang zwischen der Stutzrippe und dem Kuhlfluid. Es kann somit einfacher Weise ein Wert für den Wärmeübergang eingestellt werden, bei dem die Stutzrippe ausreichend, aber jedenfalls nicht so stark gekühlt wird, daß thermische Spannungen zu groß werden. Vorzugsweise ist zwischen dem Kuhldammschild und der Seiten- flache ein Abstandshalter zur Einstellung der Spaltbreite angeordnet. Weiter bevorzugt ist der Abstandshalter ein Teil des Kuhldammschildes . Bevorzugtermaßen ist der Abstandshalter durch eine Ausbuchtung des Kuhldammschildes gebildet. Ein solcher Abstandshalter kann auch ein eigenständiges, zwischen Kuhldammschild und Seitenflache angeordnetes Bauteil sein. Ebenso kann der Abstandshalter ein Teil der Stutzrippe auf der Seitenflache sein. In e r besonders einfachen Ausfuhrung des Abstandshalters ist eine Ausbuchtung im Kuhldammschild vorgesehen, mit der das Kuhldammschild auf der Seitenflache aufliegt .
Vorzugsweise ist das Kuhldammschild ein Blech.
Bevorzugt ist das Kuhldammschild mit Hilfe eines Vorsprunges der Außenwand an der Außenwand gehaltert. Weiter bevorzugt ist der Vorsprung em Turbulator zur Erzeugung einer turbulenten Strömung im Kuhlfluid. An der dem Inneneraum zugewand- ten Seite der Außenwand können z. B. rippenartige Turbulato- ren vorgesehen sein, welche der Erzeugung einer turbulenten Strömung im Kuhlfluid dienen. Durch eine solche turbulente Strömung wird die konvektive Kühlung der Außenwand durch das Kuhlfluid verbessert. Das Kühldämmschild kann in einfacher Weise zwischen die Stützrippe und ein oder mehrerer solcher Turbulatoren geklemmt werden. Die dem Innenraum zugewandte Seite der Außenwand kann aber auch einen speziell zur Halte- rung des Kühldämmschildes gefertigten, z. B. mitgegossenen, Vorsprung enthalten, der zur Halterung des Kühldämmschildes dient.
Die Turbinenschaufel weist einen Kühlfluidzuführungsbereich auf, über den der Turbinenschaufel das Kuhlfluid zugeführt wird. Vorzugsweise ist das Kühldämmschild im Kühlfluidzuführungsbereich angelötet oder angeschweißt. Durch die Befestigung des Kühldämmschildes im Kühlfluidzuführungsbereich, insbesondere mittels Anlöten oder Anschweißen, kann das
Kühldämmschild in einfacher Weise fixiert werden, ohne daß es zu zusätzlichen thermischen Spannungen kommt, da der Ort der Fixierung, also der Kühlfluidzuführungsbereich, thermisch gering belastet ist.
Bevorzugt ist die Turbinenschaufel eine Gasturbinenschaufel, insbesondere für eine stationäre Gasturbine. Gasturbinenschaufeln werden besonders hohen Temperaturen durch ein sie umströmendes Arbeitsmedium, einem Heißgas, ausgesetzt. Zur Steigerung des Wirkungsgrades werden für das in die Turbine eintretende Heißgas höhere Gaseintrittstemperaturen angestrebt. Diese höheren Gaseintrittstemperaturen erfordern eine immer bessere und effizientere Kühlung der Gasturbinenschau- feln. Es tritt somit zunehmend das Problem auf, daß thermi- sehe Spannungen im Bereich der Stützrippe unzulässig hohe
Werte annehmen. Einer Verringerung dieser thermischen Spannungen kommt also für eine Gasturbinenschaufel eine steigende Bedeutung zu.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen in einem Ausführungsbeispiel teilweise schematisch näher erläutert. Es zeigen: FIG 1 einen Querschnitt durch eine Gasturbmenschaufel, FIG 2 einen Ausschnitt eines Querschnittes durch eine
Gasturbmenschaufel, FIG 3 einen Ausschnitt durch einen Längsschnitt durch eine
Gasturbmenschaufel und FIG 4 einen Längsschnitt durch eine Gasturbmenschaufel
Gleiche Bezugszeichen haben den verschiedenen Figuren die gleiche Bedeutung.
FIG 1 zeigt einen Querschnitt durch eine Gasturbmenschaufel. Eine doppelwandig ausgeführte Außenwand 3 mit einer Saugseite 4 und einer Druckseite 6 umschließt einen Innenraum 5. Im Innenraum 5 sind drei Stutzrippen 7 angeordnet. Jede
Stutzrippe 7 verbindet die Saugseite 4 der Außenwand 3 mit der Druckseite 6. Die Gasturbmenschaufel 1 ist z. B. em- stuckig gegossen. Jede Stutzrippe 7 weist zwei zum Innenraum 5 gerichtete Seitenflächen 9 auf. Vor beiden Seitenflächen 9 einer der Stutzrippen 7 ist jeweils em Kuhldammschild 11 angeordnet. Dieses ist im gezeigten Beispiel als eine Beschichtung oder e Belag aus einem thermisch isolierenden Material ausgeführt .
Im Einsatz der Gasturbmenschaufel 1 wird die Außenseite der Außenwand 3 von einem heißen Gas umströmt. Um eine unzulässig hohe Erwärmung der Gasturbmenschaufel 1 zu vermeiden, wird diese durch em Kuhlfluid 12 gekühlt, welches senkrecht zur Zeichenebene durch den Innenraum 5 strömt. Dabei ist der In- nenraum 5 durch die Stutzrippen 7 m vier Teilraume 5a, 5b, 5c, 5d unterteilt. Das Kuhlfluid 12 durchdringt nacheinander diese Teilraume 5a, 5b, 5c, 5d. Dabei kühlt es auch jede Stutzrippe 7. Da die Stutzrippe 7 mit der Außenwand 3 verbunden ist, erwärmt sie sich. Insbesondere m einem Ubergangsbe- reich 7a zur Außenwand 3 treten sehr hohe Temperaturen auf.
Gleichzeitig wird ede Stutzrippe 7 effizient durch das Kuhlfluid 5 gekühlt, und zwar m erster Linie über einen konvek- tiven Wärmeaustausch über die Seitenflächen 9. Aufgrund eines hohen Temperaturgradienten zwischen den relativ kühlen Seltenwanden 9 und den heißen Ubergangsbereichen 7a zur Außenwand 3 treten m der Stutzrippe 7 große thermische Spannungen auf. Zur Reduktion dieser thermischen Spannungen dient das Kuhldammschild 11. Durch das Kuhldammschild 11 ist der Wärmeübergang zwischen der Stutzrippe 7 und dem Kuhlfluid 5 reduziert. Die Seitenwande 9 werden somit nicht mehr so stark gekühlt und der Temperaturgradient zur heißen Außenwand 3 nimmt ab.
FIG 2 zeigt einen Ausschnitt eines Querschnittes durch eine Gasturbmenschaufel. Es ist eine Stutzrippe 7 entsprechend der Ausführung der FIG 1 gezeigt. Vor einer der Seitenwande 9 ist e Kuhldammschild 11 angeordnet. Dieses ist als e Blech ausgeführt. In dem Blech sind Ausbuchtungen eingebracht, welche als Abstandshalter 17 dienen. Durch die Ab- standshalter 17 wird ein Spalt 18 mit einer definierten Spaltbreite d zwischen dem Kuhldammschild 11 und der Stutz- rippe 7 gebildet. Die Spaltbreite liegt vorzugsweise zwischen 0.2 mm und 3 mm. Das Kuhldammschild 11 ist auf der dem Innenraum 5 zugewandten Seite der Druckseite 6 der Außenwand 3 von einem rippenartigen Turbulator 15 gehaltert. Auf der dem Innenraum 5 zugewandten Seite der Saugseite 4 der Außenwand 3 ist ein Vorsprung 13 mit m die Außenwand 3 eingegossen, der ebenfalls zur Halterung des Kuhldammschildes 11 dient.
In dem Spalt 18 strömt das Kuhlfluid 12 nur geringem Maße. Dadurch ist die konvektive Kühlung der Seitenwand 9 erheblich reduziert. Dies fuhrt wiederum zu einem verringerten Temperaturgradienten innerhalb der Stutzrippe 7 und damit zu verringerten thermischen Spannungen.
In FIG 3 ist ein Längsschnitt des Ausschnittes aus FIG 2 ge- zeigt. Das Kuhlfluid 12 strömt über einen Kühlfluidzuführungsbereich 19 m den Innenraum 5 em. Das Kuhldammschild 11 ist im Kühlfluidzuführungsbereich 19 an einer Schweißstelle 21 mit der Stutzrippe 7 verschweißt. An einer Öffnung 23A tritt das Kuhlfluid 12 m den Spalt 18 em. An einer Öffnung 23B tritt das Kuhlfluid 12 aus dem Spalt 18 aus. Durch eine geeignete Dimensionierung der Offnungen 23A, 23B kann der Kuhlfluidfluß im Spalt 18 so eingestellt werden, daß sich eine ausreichende Kühlung der Stutzrippe 7 ergibt, wobei aber gleichzeitig die Kühlung noch so niedrig bleibt, daß keine unzulässig hohen thermischen Spannungen m der Turbmenschau- fel 1 auftreten.
FIG 4 zeigt eine teilweise aufgebrochene Gasturbmenschaufel 1. Die Gasturbmenschaufel 1 weist entlang einer Schaufelachse 29 einen Fußbereich 30, em Schaufelblatt 31 und einen Kopfbereich 32 auf. Im Inneren der Gasturbmenschaufel 1 liegt em Innenraum 5 welcher durch Stutzrippen 7 mit Seiten- flachen 9 m entlang der Schaufelachse 29 gerichtete Teilraume 5a, 5b, 5c, 5d, 5e unterteilt ist. Vor einer der Seitenwande 9 einer der Stutzrippen 7 ist em Kuhldammschild 11 angeordnet. Vorzugsweise sind vor allen Seltenwanden 9 aller Stutzrippen 7 Kuhldammschilde 11 angeordnet. Die Ausfuhrung des Kuhldammschildes 11 und dessen Vorteile ergeben sich entsprechend den Ausfuhrungen zu den übrigen Figuren.

Claims

Patentansprüche
1. Turbinenschaufel mit einer einen Innenraum (5) zur Fuhrung eines Kuhlfluides (12) umschließenden Außenwand (3), wobei die Außenwand (3) im Innenraum (5) von einer Stutzrippe (7) gestutzt ist und wobei die Stutzrippe (7) eine Seitenflache aufweist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zumindest vor einem Teil der Seitenflache (9) em thermisch lsolieren- des Kuhldammschild (11) so angeordnet ist, daß die Seiten- flache (9) zumindest zum Teil von dem Kuhlfluid (12) durch das Kuhldammschild (11) abschirmbar ist.
2. Turbinenschaufel nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Kuhldammschild (11) eine Beschichtung der Seitenfläche (9) ist.
3. Turbinenschaufel nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Kuhl- dammschild (11) von der Seitenfläche (9) durch einen Spalt (18) mit einer Spaltbreite (d) beabstandet ist.
4. Turbinenschaufel nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß im Kuhl- dammschild (11) Offnungen (23A, 23B) für einen Em- oder Auslaß von Kuhlfluid (12) m den Spalt (18) vorgesehen sind
5. Turbinenschaufel nach Anspruch 3 oder 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zwischen dem Kuhldammschild (11) und der Seitenfläche (9) em Abstandshalter (17) zur Einstellung der Spaltbreite angeordnet ist.
6. Turbinenschaufel nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Abstandshalter (17) Teil des Kuhldammschildes (11) ist.
7. Turbinenschaufel nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Abstandshalter (17) durch eine Ausbuchtung des Kuhldammschildes (11) gebildet ist.
8. Turbinenschaufel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Kuhldammschild (11) em Blech ist.
9. Turbinenschaufel nach einem der Ansprüche 3 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Kuhldammschild (11) mit Hilfe eines Vorsprungs (13) der Außenwand (3) gehaltert ist.
10. Turbinenschaufel nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Vorsprung em Turbulator (15) zur Erzeugung einer turbulenten Strömung im Kuhlfluid (12) ist.
11. Turbinenschaufel nach einem der Ansprüche 3 bis 10, mit einem Kühlfluidzuführungsbereich (19) , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Kuhldammschild (11) im Kühlfluidzuführungsbereich (19) angelotet oder angeschweißt ist.
12. Turbinenschaufel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine Ausfuhrung als Gasturbmenschaufel (1), insbesondere für eine stationäre Gasturbine .
PCT/DE1999/002596 1998-08-31 1999-08-18 Turbinenschaufel WO2000012868A1 (de)

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DE19839624.4 1998-08-31

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