DE1268910B - Schaufel fuer Stroemungsmaschinen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

F02c

Deutsche Kl.: 46 f-4/02

1 268 910
P 12 68 910.0-13
29. Oktober 1965
22. Mai 1968

Die Erfindung betrifft eine stromlinienförmig gestaltete Schaufel für Strömungsmaschinen mit einem Kühlmittelkanal sowie auf ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Schaufel.

Die Hitzebeanspruchung derartiger Schaufeln, wie sie beispielsweise in Gasturbinenstrahltriebwerken als Turbinenschaufeln Verwendung finden, ist über die Höhe der Schaufel nicht konstant, und man hat daher, um eine unterschiedliche Kühlwirkung längs des in Schaufellängsrichtung verlaufenden Kühlmittelkanals zu erreichen, die Kühlkanalabmessungen über die Länge der Schaufel unterschiedlich gestaltet, so daß eine unterschiedliche Wärmeübertragung herbeigeführt wurde. Daraus ergibt sich jedoch infolge der sich ändernden Kanalquerschnittsfläche eine unterschiedlicheKühlmittelströmungsgeschwindigkeit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine unterschiedliche Kühlwirkung über die Schaufelhöhe unter Benutzung eines Kühlmittelkanals oder mehrerer Kühlmittelkanäle zu gewährleisten, deren Quer-Schnittsfläche über die gesamte Länge gleich ist, so daß eine konstante Kühlmittelströmungsgeschwindigkeit an jedem Punkt des Kanals bzw. der Kanäle vorhanden ist.

Die Erfindung geht demgemäß aus von einer stromlinienförmig gestalteten Schaufel für Strömungsmaschinen mit einem Kanal zum Durchtritt eines Kühlmittels, wobei wenigstens jeder Abschnitt des Kanals, der innerhalb der vom Arbeitsmittel beaufschlagten Schaufeloberflächen liegt, eine im wesentliehen konstante Querschnittsfläche über seine Gesamtlänge aufweist.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß innerhalb eines Kanalabschnitts das Verhältnis von Kanalumfang zur Kanalquerschnittsfläche sich von einem Teil des Abschnitts nach einem anderen ändert.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann sich der Querschnitt des Kühlmittelkanals beispielsweise von einer kreisrunden Querschnittsfläche nach einer elliptischen Querschnittsfläche ändern, wobei der Kreis bei gegebener Querschnittsfläche den kleinsten Umfang und damit den geringsten Wärmeübergang bewirkt, während infolge der größeren Wärmeübergangsfläche im elliptischen Teil der Wärmeübergang, d. h. die Kühlwirkung, verstärkt ist.

Die Schaufel mit den in der beschriebenen Weise ausgebildeten Kühlmittelkanälen wird zweckmäßigerweise nach einem erfindungsgemäßen Verfahren in der Weise hergestellt, daß zunächst in dem Schaufelrohling jener Abschnitt des Kühlmittelkanals mit konstanter Querschnittsfläche über die Länge hergestellt Schaufel für Strömungsmaschinen

Anmelder:

Rolls-Royce Limited,

Derby, Derbyshire (Großbritannien)

Vertreter:

Dipl.-Ing. C. Wallach, Dipl.-Ing. G. Koch
und Dr. T. Haibach, Patentanwälte,
8000 München 2, Kaufingerstr. 8

Als Erfinder benannt:
Harry Hartley Malley,
Derby, Derbyshire (Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 13. November 1964 (46 447)

wird und daß danach die Schaufel zwischen sich verjüngenden Gesenken geschmiedet wird, so daß an einem Teil der Schaufel eine größere Deformation auftritt als an einem anderen Teil. Hierdurch wird es auf verhältnismäßig einfache Weise möglich, relativ komplizierte Kanalquerschnitte, z. B. elliptische Querschnitte, aus einem kreisrunden Querschnitt herzustellen.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. In dieser zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht einer Turbinenschaufel eines Gasturbinenstrahltriebwerks,

F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 gemäß Fig.l.

Die in F i g. 1 dargestellte Turbinenschaufel 10 besitzt zwei Kühlmittelkanäle 11,12, die sich in Längsrichtung der Schaufel vom Schaufelfuß 13 bis nahe zur Schaufelspitze 14 hin erstrecken. Den Kühlluftkanälen 11,12 wird vom Kompressor des Triebwerks am Schaufelfuß 13 Kühlluft über nicht dargestellte Leitungen zugeführt. An der Schaufelspitze stehen die Kanäle über einen Raum 15 miteinander in Verbindung.

Jeder Kanal hat über die gesamte Länge eine im wesentlichen konstante Querschnittsfläche. Das Verhältnis von Kanalumfang zur Kanalquerschnittsfläche ist am Schaufelfuß größer als an der Schaufelspitze 14, denn am Schaufelfuß ist der Querschnitt elliptisch

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und an der Schaufelspitze kreisförmig. Daher wird die Schaufel am Schaufelfuß mehr gekühlt als an der Spitze.

Falls die Schaufelspitze 14 mehr gekühlt werden soll als der Schaufelfuß 13, kann das Verhältnis auch umgekehrt sein.

Die Herstellung dieser Kühlmittelkanäle kann dadurch erreicht werden, daß der Schaufelrohling zunächst mit Kühlkanälen versehen wird, die über die gesamte Länge eine konstante, insbesondere kreisrunde Querschnittsform haben, wobei die Schaufel 10 dann zwischen sich verjüngenden Gesenken geschmiedet wird, so daß eine größere Deformation an einem Teil der Schaufel auftritt als an einem anderen Teil der Schaufel.

Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel ändert sich der Querschnitt der Kühlkanäle in der mittleren Schaufelhöhe plötzlich von kreisrund auf elliptisch, jedoch ist es auch möglich, diesen Übergang kontinuierlich zu bewirken.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Stromlinienförmig gestaltete Schaufel für Strömungsmaschinen mit einem Kanal zum Durchtritt eines Kühlmittels, wobei wenigstens jener Abschnitt des Kanals, der innerhalb der vom Arbeitsmittel beaufschlagten Schaufeloberflächen liegt, eine im wesentlichen konstante Querschnittsfläche über seine Gesamtlänge aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb jenes Kanalabschnitts (11,12) das Verhältnis von Kanalumfang zur Kanalquerschnittsfläche sich von einem Teil des Abschnitts (11,12) nach einem anderen Teil ändert.

2. Schaufel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der innerhalb der vom Arbeitsmittel beaufschlagten Schaufeloberflächen liegende Abschnitt (11,12) sich vom Schaufelfuß (13) nach der Schaufelspitze (14) erstreckt.

3. Schaufel nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Turbinenschaufel eines Gasturbinenstrahltriebwerks ausgebildet ist.

4. Verfahren zur Herstellung einer Schaufel nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst in dem Schaufelrohling jener Abschnitt des Kühlmittelkanals mit konstanter Querschnittsfläche über die Länge hergestellt wird und daß danach die Schaufel zwischen sich verjüngenden Gesenken geschmiedet wird, so daß an einem Teil der Schaufel eine größere Deformation auftritt als an einem anderen Teil.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 952 222;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1 097 212;
französische Patentschrift Nr. 1184 195.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

809 550/96 5.68 © Bundesdruckeiei Berlin