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Title:
GAS TURBINE BLADE HAVING AN INTEGRATED PYROMETER PROBE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/108458
Kind Code:
A1
Abstract:
This invention relates to a gas turbine blade (10), which has a suction side (11) and a pressure side (12) during regular use and which also has at least one internally arranged chamber (15), which is designed to conduct a cooling fluid (16) during regular use, wherein a pyrometer probe (20) is integrated into the at least one chamber (15) in such a way that a measuring section (21) of the pyrometer probe (20) is arranged at an opening (17) on one of the two sides (11, 12) of the gas turbine blade (10) such that electromagnetic radiation can be fed from the surroundings to the measuring section (21) via the opening (17).

Inventors:
DAHLKE STEFAN (DE)
EHRLICH TOM (DE)
Application Number:
PCT/EP2017/079742
Publication Date:
June 21, 2018
Filing Date:
November 20, 2017
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
International Classes:
G01J5/02; F01D5/18; F01D17/08; F01D21/00; G01J5/00; G01J5/04
Domestic Patent References:
WO2012175302A12012-12-27
Foreign References:
US20120098940A12012-04-26
EP0898158A21999-02-24
DE102011077908A12012-12-27
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Claims:
Patentansprüche

1. Gasturbinenschaufel (10), welche bei regulärer Benutzung eine Saugseite (11) wie auch eine Druckseite (12) hat, und welche weiterhin wenigstens eine innerlich angeordnete Kammer (15) aufweist, die dazu ausgebildet ist, bei regulärer Benut¬ zung ein Kühlfluid (16) zu leiten, wobei

in die wenigstens eine Kammer (15) eine Pyrometersonde (20) so integriert ist, dass ein Messabschnitt (21) der

Pyrometersonde (20) an einer Öffnung (17) auf einer der bei¬ den Seiten (11, 12) der Gasturbinenschaufel (10) angeordnet ist, so dass über die Öffnung (17) elektromagnetische Strah¬ lung aus der Umgebung dem Messabschnitt (21) zuführbar ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s

die Öffnung (17) als Schlitz in der Saugseite (11) oder der Druckseite (12) ausgeführt ist, wobei die Längserstreckungs- richtung des Schlitzes senkrecht zur Strömungsrichtung eines Arbeitsfluids bei regulärem Betrieb der Gasturbinenschaufel (10) verläuft, wobei die Breite des Schlitzes geringer ist, als die korrespondierende Breitenausdehnung der

Pyrometersonde (20) .

2. Gasturbinenschaufel nach Anspruch 1,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s

in der Kammer (15) weiterhin ein Einsatz (30) vorgesehen ist, welcher die Pyrometersonde (20) wenigstens teilweise umgibt.

3. Gasturbinenschaufel nach Anspruch 2,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s

der Einsatz (30) Kühlfluidbohrungen (31) aufweist, durch welche Kühlfluid aus dem Inneren der Kammer (15) an die Oberflä¬ che (22) der Pyrometersonde (20) geführt wird.

4. Gasturbinenschaufel nach einem der Ansprüche 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s

der Einsatz (30) strömungsführende Elemente (32) aufweist, durch welche Kühlfluid aus dem Inneren der Kammer (15) in die Öffnung (17) einströmbar ist.

5. Gasturbinenschaufel nach einem der Ansprüche 2 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s

der Einsatz (30) wenigstens bereichsweise eine Wärmedämm- schicht (35) aufweist, welche insbesondere dort angebracht ist, wo der Einsatz (30) sich mit der Öffnung (17) überdeckt.

6. Gasturbinenschaufel 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, d a s s

die Pyrometersonde (20) als eine in einem Metallrohr aufge¬ nommene optische Vorrichtung ausgebildet ist, wobei das Me¬ tallrohr eine zylindrische Geometrie aufweist. 7. Gasturbine (1) mit einer Gasturbinenschaufel (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

8. Gasturbine nach Anspruch 7,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s

die Pyrometersonde (20) mittels einer an dem äußeren Gehäuse der Gasturbine (1) angebrachten Halterung (40) ortsgenau ge¬ haltert ist und mittels der Halterung (40) sowohl senkrecht zur Strömungsrichtung eines Arbeitsfluids auf der Saugseite (11) oder der Druckseite (12) bei regulärem Betrieb der Gas- turbinenschaufel (10) bewegt werden kann, als auch zum Ein¬ stellen des Messfelds drehend bewegt werden kann.

9. Gasturbine nach einem der Ansprüche 7 oder 8,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s

die Pyrometersonde (20) durch die Halterung (40) derart ge¬ haltert wird, dass die Oberfläche der Pyrometersonde (20) we¬ der mit der Oberfläche der Kammer (15) noch mit der Oberflä¬ che des Einsatzes (30) in Kontakt ist.

Description:
Beschreibung

Gasturbinenschaufel mit integrierter Pyrometersonde Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gasturbinenschaufel, welche bei regulärer Benutzung eine Saugseite wie auch eine Druckseite hat, und welche weiterhin eine wenigstens inner ¬ lich angeordnete Kammer aufweist, die dazu ausgebildet ist, bei regulärer Benutzung ein Kühlfluid zu leiten, wobei in die wenigstens eine Kammer eine Pyrometersonde so integriert ist, dass ein Messabschnitt der Pyrometersonde an einer Öffnung auf einer der beiden Seiten der Gasturbinenschaufel angeord ¬ net ist, so dass über die Öffnung elektromagnetische Strah ¬ lung aus der Umgebung dem Messabschnitt zuführbar ist.

Um die Effizienz moderner Gasturbinen zu erhöhen, ist es erforderlich, das Temperaturverhalten einzelner Bauteile, insbesondere im Bereich des Heißgaspfades näher zu verstehen, damit die Betriebstemperatur soweit wie es technisch möglich ist, erhöht werden kann. Dieser Umstand trifft insbesondere auf Gasturbinenschaufeln zu, welche in der Entspannungsturbi ¬ ne angeordnet sind und mit Heißgas von einer Temperatur von bis zu 1600 °C beaufschlagt werden. Bei derartigen Temperatu ¬ ren werden die Materialien der Bauteile bis hin zur thermischen Überlastungsgrenze beansprucht, wodurch die Lebensdauer zahlreicher Bauteile bei unsachgemäßer thermischer Beaufschlagung unerwünscht vermindert werden könnte.

Um die Wärmeverteilung auf und in derartigen Bauteilen bei regulärem Betrieb einer Gasturbine besser verstehen zu kön- nen, werden bspw. Pyrometer eingesetzt, die dazu ausgebildet sind, die Temperaturverhältnisse aus der thermischen Strah ¬ lung in ihrem Umfeld abzuleiten. Gerade auch die lokale Variation der Temperaturen in und auf einzelnen Bauteilen kann nähere Aussagen zu dem Betriebsverhalten der Bauteile ermög- liehen und damit Anhaltspunkte für eine Effizienzsteigerung der Gasturbine liefern. So kann etwa mit einer Pyrometersonde eine Mehrzahl von Temperaturmesspunkten in der Umgebung aufgenommen werden, um daraus bspw. eine Temperaturverteilung abzuleiten. Pyrometer, welche im Heißgaspfad zur Temperaturmessung genutzt werden, sind etwa aus der DE 10 2011 077 908 AI bekannt oder aus der WO 2012/175302 AI. Der Stand der Technik lehrt hierbei mit Hilfe der

Pyrometersonden, welche in den Heißgaspfad der Gasturbine eingebracht sind, einzelne Temperaturmesspunkte aufzunehmen, um diese dann etwa in einer Modellierung des gesamten Temperaturfeldes zu nutzen. Pyrometersonden eignen sich hierzu be- sonders gut, da diese berührungslos die Temperaturmessung er ¬ möglichen. Nachteilig an diesen Pyrometersonden ist jedoch, dass diese selbst aufgrund der vorherrschenden Temperaturen starken thermischen Belastungen ausgesetzt sind und selber aktiv gekühlt werden müssen. Ebenso benötigen die Sonden ei- nen Mindestdurchmesser, um die mechanische Integrität bei Be ¬ trieb der Gasturbine gewährleisten zu können, so dass auch bei längeren Messperioden keine Schädigung der Pyrometersonde befürchtet werden muss. Aufgrund der Abmessungen derartiger Pyrometersonden treten diese jedoch bei Einfügen in den Heißgaspfad der Gasturbine wiederum mit dem Strömungsfeld des Heißgases in Wechselwir ¬ kung und verursachen einen nur ungenau zu quantifizierenden Messfehler des Temperaturfeldes. Ebenso verursachen sie eine Störung des Strömungsfeldes, was nicht nur zu einer fehler ¬ haften gemessenen Temperaturverteilung führen kann sondern auch mechanische Risiken hervorruft, wenn etwa aerodynamische Resonanzanregungen die Folge wären. Soll also die Temperaturverteilung im Heißgaspfad der Gasturbine mithilfe einer Pyrometersonde näher bestimmt werden, so sollte die Sonde selbst zunächst keine signifikanten geomet ¬ rischen Veränderungen des Messraumes selbst darstellen, um Fehler im Strömungsfeld sowie in der Temperaturverteilung weitgehend gering zu halten. Dies erfordert auch eine geringe Beeinflussung des aktiven Kühlsystems einzelner Bauteile der Gasturbine, welches dazu vorgesehen ist, die jeweiligen Bau ¬ teile gegen zu starke Temperatureinwirkung zu schützen. Auch eine merkliche Beeinflussung des Kühlsystems hätte wiederum eine Verfälschung der realen Temperaturverteilung in oder an den Bauteilen zur Folge. Im Grunde ist somit zu verlangen, dass die betreffende Pyrometersonde verhältnismäßig robust ist und nur eine geringe Störwechselwirkung mit dem zu mes ¬ senden System aufweist.

Gerade diese Anforderungen können jedoch die aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen nicht erfüllen. Insofern ist es erforderlich, eine Gasturbinenschaufel bzw. eine Gasturbi ¬ ne vorzuschlagen, welche genau diese technischen Nachteile aus dem Stand der Technik vermeiden kann. Insbesondere sind eine Gasturbinenschaufel und ein Gasturbine vorzuschlagen, die eine Pyrometermessung erlauben, die sehr geringe Störein- flüsse auf das real unter Betriebsbedingungen zu verstehende System ausübt.

Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird gelöst durch eine Gasturbinenschaufel gemäß Anspruch 1 sowie eine Gasturbine gemäß Anspruch 7.

Insbesondere werden die der Erfindung zugrundeliegenden Aufgaben gelöst durch eine Gasturbinenschaufel, welche bei regu ¬ lärer Benutzung eine Saugseite wie auch eine Druckseite hat, und welche weiterhin wenigstens eine innerlich angeordnete

Kammer aufweist, die dazu ausgebildet ist, bei regulärer Be ¬ nutzung ein Kühlfluid zu leiten, wobei in die wenigstens eine Kammer eine Pyrometersonde so integriert ist, dass ein Mess ¬ abschnitt der Pyrometersonde an einer Öffnung auf einer der beiden Seiten der Gasturbinenschaufel angeordnet ist, so dass über die Öffnung elektromagnetische Strahlung aus der Umge ¬ bung dem Messabschnitt zuführbar ist, wobei die Öffnung als Schlitz in der Saugseite oder der Druckseite ausgeführt ist, wobei die Längserstreckungsrichtung des Schlitzes senkrecht zur Strömungsrichtung eines Arbeitsfluids bei regulärem Betrieb der Gasturbinenschaufel verläuft und wobei die Breite des Schlitzes geringer ist, als die korrespondierende Brei ¬ tenausdehnung der Pyrometersonde. Weiterhin werden die der Erfindung zugrundeliegenden Aufgaben gelöst durch eine Gasturbine mit einer Gasturbinenschaufel wie vorab und auch nachfolgend beschrieben.

An dieser Stelle ist darauf hinzuweisen, dass eine reguläre Benutzung der Gasturbine bzw. der Gasturbinenschaufel eine Nutzung unter Verbrennung von Brennstoff betrifft, wie es et ¬ wa bei einer Gasturbine im Leistungsbetrieb der Fall ist. Ei- ne derartige Gasturbinenschaufel kann bspw. in einer statio ¬ nären Gasturbine zur Stromerzeugung aber auch in einem Gasturbinentriebwerk für ein Flugzeug angebracht sein.

Die Gasturbinenschaufeln werden typischerweise beim Leis- tungsbetrieb innerlich von einem Kühlfluid durchströmt, wel ¬ ches die Gasturbinenschaufel bei den hohen Betriebstemperatu ¬ ren kühlt. Ebenfalls können in der Gasturbinenschaufel zudem kleine Öffnungen vorhanden sein, aus welchen dieses Kühlfluid austritt, um etwa auf der Oberfläche, insbesondere auf der Saugseite oder der Druckseite der Gasturbinenschaufel einen isolierenden Kühlfilm auszubilden. In anderen Worten wird die Gasturbinenschaufel typischerweise von einem Kühlfluid durch ¬ strömt, welches innerhalb und auf der Außenoberfläche der Gasturbinenschaufel so verteilt wird, dass die Gasturbinen- schaufei selbst bei Betrieb unter den sehr hohen Temperaturbedingungen keinen Schaden nimmt.

Fernerhin ist darauf hinzuweisen, dass die vorliegende Gas ¬ turbinenschaufel typischerweise als Leitschaufel ausgebildet ist. Leitschaufeln sind gegenüber dem Gehäuse der Gasturbine stationär angebracht, so dass eine Pyrometersonde besonders einfach in solchen Gasturbinenschaufeln zu integrieren ist. Andererseits ist aber auch eine Integration in das drehende System des Rotors einer Gasturbine denkbar, so dass etwa auch eine Integration in eine Laufschaufel einer Gasturbine grund ¬ sätzlich möglich ist. Weiterhin ist darauf hinzuweisen, dass der Messabschnitt der Pyrometersonde erlaubt, die aus der Umgebung aufgenommene Messstrahlung in die Sonde einzulassen, um sie dort nachzuweisen. Der Messabschnitt ist also im Wesentlichen die Detek- toröffnung, über welche nachzuweisende Strahlung in die

Pyrometersonde einstrahlen kann.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, eine Pyrometersonde in die Gasturbinenschaufel zu integrieren, wobei die Pyrometersonde über eine Öffnung auf einer der beiden Seiten der Gasturbinenschaufeln seine Messung vornehmen kann. Damit ist es etwa bei Integration der Pyrometersonde in eine Leitschaufel mög ¬ lich, die jeweils benachbarten Leitschaufeln abzutasten und über einen gewissen Zeitraum bei regulärem Betrieb die Tempe- raturverteilung auf dieser jeweils benachbarten Leitschaufel zu erfassen. Da die Pyrometersonde in die Gasturbinenschaufel integriert ist, führt sie zu einer nur geringen aerodynamischen Störung des gesamten Strömungsfeldes im Messraum. Gleichermaßen ist die Pyrometersonde auch weitgehend thermisch von der Heißgasströmung entkoppelt, so dass eine nur verhält ¬ nismäßig geringe thermische Beeinflussung der Temperaturverteilung in dem Heißgaspfad die Folge ist. Fernerhin ist die Pyrometersonde aufgrund der mechanischen Integration in die Gasturbinenschaufel auch mechanisch geschützt, so dass die naturgemäß auftretenden Vibrationen und Erschütterungen in dem Messraum die Pyrometersonde weitgehend unbeeinflusst las ¬ sen .

Die Integration der Pyrometersonde in die Gasturbinenschaufel sorgt aber nicht nur für verhältnismäßig geringe aerodynami ¬ sche, geometrische und thermische Beeinflussung des Mess ¬ raums, sondern es werden auch Messbereiche erfassbar, die vorab nicht zugänglich waren. Ebenso wird die Messtechnik der Pyrometersonde selbst verhältnismäßig nur geringen mechani- sehen und thermischen Belastungen ausgesetzt, so dass die

Messgenauigkeit verbessert werden kann. Fernerhin kann auch zur Kühlung der Pyrometersonde das Kühlfluid innerhalb der Gasturbinenschaufel genutzt werden, so dass eine besonders effiziente Nutzung des Kühlfluids möglich ist, damit gleich ¬ zeitig die Gasturbinenschaufel und die Pyrometersonde gekühlt werden können. Durch diese Einsparung an Kühlfluid kann wiederum der Wirkungsgrad der Gasturbine gesteigert werden.

Die Längserstreckungsrichtung des Schlitzes verläuft in der Saugseite oder der Druckseite ohne dass hierbei der Schlitz einer Krümmung der Schaufelseite folgt. Vielmehr verläuft der Schlitz also weitgehend ungekrümmt vom Kopfende bis zum Fuß der Gasturbinenschaufel. Der Schlitz weißt hierbei eine grö ¬ ßere Längserstreckung auf als Breitenerstreckung. Aufgrund dieser geometrischen Anordnung kann über die Gesamtlänge einer Gasturbinenschaufel die Temperaturverteilung erfasst wer ¬ den. Zudem ermöglicht ein Schlitz eine weitgehend einfache und komplikationslose Einstellung des Messabschnitts relativ zu den zu erfassenden Bauteilen in der Messumgebung. Bei einem Schlitz ist es nämlich lediglich erforderlich, die

Pyrometersonde in die Schaufel einzufahren, und den Ort des Messabschnittes je nach Verfahrweg festzulegen. Zudem kann ein Schlitz auch durch geeignet umgelenktes Kühlfluid aus der Kammer der Gasturbinenschaufel weitgehend gut gegen das Ein ¬ dringen von Heißgas geschützt werden.

Die Breitenausdehnung verläuft insbesondere senkrecht zur Längserstreckung des Schlitzes. Weiterhin ist bevorzugt, dass die Breitenausdehnung weitgehend gleichmäßig und nicht mehr als um 2 % der Gesamtbreite variiert. Derartige Schlitze mit einer weitgehend konstanten Breite können in die Gasturbinenschaufel leicht eingebracht werden, wobei die Pyrometersonde im Inneren der Gasturbinenschaufel bei entsprechender Aus ¬ richtung zum Schlitz diesen von innen gegen das Eindringen von Heißgas verhältnismäßig gut abschließen kann. In anderen Worten verdeckt also die Pyrometersonde von innen den Schlitz wenigstens bereichsweise durch eine geeignete Überdeckung.

Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausführungsform der Gasturbinenschaufel ist vorgesehen, dass in der Kammer weiterhin ein Einsatz vorgesehen ist, welcher die Pyrometersonde we- nigstens teilweise umgibt. Der Einsatz ist typischerweise als ein metallischer Einsatz ausgefertigt, der die Verteilung des Kühlfluid der Gasturbinenschaufel maßgeblich beeinflussenn kann. Um den hohen Betriebstemperaturen zu widerstehen, wird der Einsatz meist aus einem Hochtemperatur-beständigen Metall gefertigt, wobei typische Fertigungsverfahren aus dem Stand der Technik bekannt sind. Der Einsatz selbst sorgt für eine geeignete Verteilung des Kühlfluids innerhalb der Kammer der Gasturbinenschaufel, so dass auch die Pyrometersonde auf ih ¬ rer Oberfläche ausreichend mit Kühlfluid versorgt werden kann. Der Einsatz ist hierbei insbesondere nicht dazu vorge ¬ sehen, die Pyrometersonde zu haltern, da dies in Folge zu thermischen Hotspots führen würde, die wiederum eine Beschä ¬ digung der Pyrometersonde zur Folge hätten.

Entsprechend einer Weiterführung kann der Einsatz auch Kühl- fluidbohrungen aufweisen, durch welche Kühlfluid aus dem Inneren der Kammer an die Oberfläche der Pyrometersonde geführt wird. Derartige Kühlfluidbohrungen erlauben also eine geziel ¬ te Versorgung der Oberfläche der Pyrometersonde mit Kühlfluid und versorgt die Pyrometersonde damit mit ausreichend Kühl ¬ leistung für den Betrieb bei den typischerweise vorherrschenden hohen Temperaturen.

Als Alternative oder auch in Weiterführung dieser Ausführungsform kann der Einsatz strömungsführende Elemente aufwei ¬ sen, durch welche Kühlfluid aus dem Inneren der Kammer in die Öffnung einströmbar ist. Die Öffnung an der Saug- bzw. Druckseite der Gasturbinenschaufel ermöglicht das Eindringen von Heißgas und damit die Beaufschlagung der Pyrometersonde mit hoher Wärmeleistung auf einem hohen Temperaturniveau. Dies wiederum kann zur Schädigung der Pyrometersonde führen, so dass durch gezielte strömungstechnische Führung des Kühl ¬ fluids und Einströmen in die Öffnung der Gasturbinenschaufeln dieser thermischen Beaufschlagung mit Heißgas entgegengewirkt werden kann. In anderen Worten kann der Messabschnitt der Pyrometersonde soweit mit Kühlfluid gespült werden, dass die Beaufschlagung mit Heißgas deutlich verringert oder sogar vermieden werden kann.

Fernerhin ist es denkbar, dass der Einsatz wenigstens bereichsweise eine Wärmedämmschicht aufweist, welche insbeson ¬ dere dort angebracht ist, wo der Einsatz sich mit der Öffnung überdeckt. Derartige Wärmedämmschichten, welche etwa als oxi ¬ dische Dämmschicht oder keramische Dämmschicht ausgebildet sein kann, vermindert damit die Beaufschlagung der stärker Temperatur-empfindlichen Teile des Einsatzes mit Heißgas. Ge ¬ rade im Bereich der Öffnung der Saugseite bzw. der Druckseite der Gasturbinenschaufel kann der Beaufschlagung des Einsatzes mit Heißgas gut entgegengewirkt werden. Eine bereichsweise Beschichtung des Einsatzes mit einem Wärmedämmmaterial hat darüber hinaus aufgrund der hohen Kosten der Anbringung derartiger Wärmedämmschichten den Vorteil, dass die Gesamtkosten verhältnismäßig gering gehalten werden können.

Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Pyrometersonde als eine in einem Metallrohr aufgenommene optische Vorrichtung ausgebil ¬ det ist, wobei das Metallrohr eine zylindrische Geometrie aufweist. Die Längserstreckungsrichtung dieser zylindrischen Geometrie verläuft dabei bevorzugt parallel zur Längserstre ¬ ckungsrichtung der insbesondere als Schlitz ausgeformten Öffnung. Ein Metallrohr lässt sich darüber hinaus auch weitgehend robust handhaben, so dass die Pyrometersonde in der Gas ¬ turbinenschaufel schadensfrei bewegt werden kann. Das Metall ¬ rohr selbst wiederum schützt die optische Vorrichtung der Pyrometersonde gegen zu starke thermische Einflüsse und kann besonders gut mittels Kühlfluid thermisch konditioniert wer ¬ den. Gerade bei den sehr hohen vorherrschenden Heißgastemperaturen ist dies sehr vorteilhaft.

Entsprechend einer Weiterführung der vorab wie auch nachfol ¬ gend beschriebenen Gasturbine mit Gasturbinenschaufel ist vorgesehen, dass die Pyrometersonde mittels einer an dem äu ¬ ßeren Gehäuse der Gasturbine angebrachten Halterung ortsgenau gehaltert ist und mittels der Halterung senkrecht zur Strö ¬ mungsrichtung eines Arbeitsfluids auf der Saugseite oder der Druckseite bei regulärem Betrieb der Gasturbinenschaufel be ¬ wegt werden kann, als auch zum Einstellen des Messfelds dre- hend bewegt werden kann. Die Drehachse ist hierbei bevorzugt parallel zur Längserstreckungsachse der Pyrometersonde. Die Halterung erlaubt darüber hinaus die gezielte Einstellung des Messabschnittes der Pyrometersonde in der Gasturbinenschau ¬ fel, so dass bei Kenntnis des Ortes des Messabschnittes das Messfeld der Pyrometersonde leicht bestimmt werden kann. Die Halterung ermöglicht insbesondere eine Längsverschiebung der Pyrometersonde innerhalb der Gasturbinenschaufel, so dass die Pyrometersonden vom Kopfende zum Fußende der Gasturbinenschaufel bzw. umgekehrt verfahren werden kann. Gleichzeitig kann die Pyrometersonde um diese Verfahrrichtung im Sinne ei ¬ ner Drehachse die Pyrometersonde geschwenkt werden. Dadurch kann das Messfeld eingestellt und infolge dessen die Mess ¬ punkte gezielt ausgewählt werden. Eine ortsgenaue Halterung ist gegeben, wenn die Halterung der Pyrometersonde sowohl hinsichtlich ihres Verfahrweges

(=Längsverschiebung) in die Gasturbinenschaufel als auch hinsichtlich einer möglichen Drehung in derselben unveränderlich gegeben ist. Dies schließt jedoch nicht aus, dass die

Pyrometersonde in der Halterung geringe Schwingungen und Vib ¬ rationen ausführt.

In Weiterführung dieser Idee kann vorgesehen sein, dass die Pyrometersonde durch die Halterung derart gehaltert wird, dass die Oberfläche der Pyrometersonde weder mit der Oberflä ¬ che der Kammer noch mit der Oberfläche des Einsatzes in Kon ¬ takt ist. Die Halterung erlaubt also eine derart ortsgenaue Halterung, dass die Ausbildung von thermischen Hotspots zwischen der Oberfläche der Pyrometersonde und der Oberfläche der Gasturbinenschaufel bzw. des Einsatzes nicht erfolgt.

Vielmehr kann die Pyrometersonde an einem Ort fixiert werden, welcher das Beaufschlagen der Oberfläche der Pyrometersonde mit Kühlfluid in der Kammer besonders vorteilhaft erlaubt. In anderen Worten ist somit eine thermisch sichere und lebens ¬ dauerverlängernde Halterung der Pyrometersonde möglich.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand einzelner Beispiele im Detail näher beschrieben werden. Hierbei ist darauf hinzuwei ¬ sen, dass die nachfolgenden Figuren lediglich schematisch zu verstehen sind, und insbesondere keine Einschränkung hinsichtlich der Ausführbarkeit andeuten können.

Weiterhin ist darauf hinzuweisen, dass nachfolgend alle iden tischen Bezugszeichen sich auf Bauteile beziehen, welche gleiche technische Wirkung aufweisen.

Ebenso soll darauf hingewiesen werden, dass nachfolgend die einzelnen technischen Merkmale in beliebiger Kombination miteinander bzw. in Kombination mit den vorab beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung beansprucht werden sollen, soweit die sich daraus ergebende Kombination zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe führt. Hierbei zeigen:

Figur 1 eine seitliche perspektivische Ansicht auf eine

Ausführungsform einer Gasturbinenschaufel;

Figur 2 eine perspektivische Ansicht auf eine Kammer einer weiteren Ausführungsform der Gasturbinenschaufel, mit integriertem Einsatz;

Figur 3 eine Ausführungsform eines Einsatzes, wie er etwa in eine Kammer gemäß der Ausführungsform der Figur 2 in eine Gasturbinenschaufel eingesetzt werden kann;

Figur 4 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform ei ¬ ner erfindungsgemäßen Gasturbine, zur Verdeutli- chung der Halterung der Pyrometersonde an der Außenseite der Gasturbine. Figur 1 zeigt eine perspektivische Ansicht auf eine Ausfüh ¬ rungsform einer Gasturbinenschaufel 10, welche mit der Druck ¬ seite 12 zum Betrachter hin orientiert ist. Die Saugseite 11 befindet sich auf der gegenüberliegenden Seite der Gasturbi- nenschaufel 10 und ist vorliegend nicht zu sehen. Die Gastur ¬ binenschaufel 10 ist als Leitschaufel ausgebildet, welche ei ¬ nen in der Darstellung oberen Befestigungsbereich, den Kopf, aufweist, wie auch einen unteren Befestigungsbereich, den Fuß, (nicht mit Bezugszeichen versehen) . Beide Befestigungs- bereiche können am inneren Gehäuse der Gasturbine befestigt werden. Bei regulärem Betrieb der Gasturbine strömt Heißgas die Gasturbinenschaufel 10 an, wobei die Gasturbinenschaufel 10 selbst zu einer Strömungsumlenkung dieses Heißgases bei ¬ trägt .

Um nun die Temperaturverteilung in der unmittelbaren Nähe der Gasturbinenschaufel 10 erfassen zu können, weist die vorlie ¬ gende Ausführungsform der Gasturbinenschaufel 10 eine inte ¬ grierte Pyrometersonde 20 auf, die in einer Kammer 15 ange- ordnet ist. Die Kammer 15 selbst weist darüber einen Einsatz 30 auf, der eine derartige Geometrie hat, so dass die

Pyrometersonde 20 ohne Einschränkung innerhalb der Kammer 15 verschoben werden kann. Der Einsatz 30 dient also nicht der Halterung der Pyrometersonde 20 sondern lediglich der Strö- mungskonditionierung des Kühlfluids 16, welches typischerwei ¬ se von oben nach unten in die Kammer 15 einströmt. Aufgrund der Strömungskonditionierung des Einsatzes 30 kommt es zu einer Beaufschlagung der Oberfläche 22 der Pyrometersonde mit Kühlfluid 16, so dass bei regulärem Betrieb der Gasturbine die Oberfläche thermisch isolierend geschützt ist. Insbeson ¬ dere betrifft diese isolierende Wirkung durch das Kühlfluid den Messabschnitt 21 der Pyrometersonde 20, über welchen die thermische Strahlung aus der Umgebung aufgenommen werden kann .

Ausführungsgemäß ist die Öffnung 17 vorliegend als Schlitz ausgeführt, welcher sich senkrecht zwischen dem Befestigungs ¬ abschnitt am Kopfende wie auch dem Befestigungsabschnitt am Fußende der Gasturbinenschaufel 10 in Längserstreckung aus ¬ dehnt. Die Pyrometersonde 20, welche als Metallzylinder aus ¬ gebildet ist, und in welchen die Messoptik integriert ist, verdeckt hierbei von innen den Schlitz, also die Öffnung 17, so dass Heißgas nicht ungehindert in den Schlitz 17 einströ ¬ men kann. Zudem sorgt die Umlenkung des Kühlfluids 16 soweit für eine Isolierung bzw. eine Gegenströmung im Bereich der Öffnung 17, dass die thermische Beaufschlagung der

Pyrometersonde 20 durch das Heißgas weitgehend problemlos vorgenommen werden kann.

Um die Integration des Einsatzes 30 in die Kammer 15 der Gas ¬ turbinenschaufel 10 besser zu erläutern, ist gemäß Figur 2 eine perspektivische Ansicht auf eine weitere Ausführungsform einer Gasturbinenschaufel 10 gezeigt, bei welcher der Einsatz 30 bereits vollständig in die Kammer 15 integriert ist. Der Einsatz 30 weist eine kreisförmige Aussparung auf, in welche die Pyrometersonde 20 eingeführt werden kann. Bei entspre ¬ chender Verstellung der Position der Pyrometersonde 20 bzw. des Messabschnittes 21 kann durch Messung der thermischen Umgebungsstrahlung durch die Öffnung 17 die Temperaturverteilung in der Umgebung erfasst werden. Um die Oberfläche 22 der Pyrometersonde 20 geeignet zu kühlen, wird die Kammer 15 selbst mit Kühlfluid 16 beschickt, welches durch den Einsatz 30 derart strömungstechnisch umgeleitet wird, dass die Ober ¬ fläche 22 ausreichend gekühlt wird.

Figur 3 zeigt eine Ausführungsform eines solchen Einsatzes 30, wie er etwa in der Ausführungsform gemäß Figur 2 der Gas- turbinenschaufel 10 vorgesehen sein kann. Der Einsatz 30 ist hierbei als metallisches Bauteil vorgesehen, welches aus ei ¬ nem hochtemperaturbeständigen Material gefertigt ist. Der Einsatz 30 weist darüber hinaus Kühlfluidbohrungen 31 auf, über welche das in die Kammer 15 einfließende Kühlfluid 16 wenigstens zum Teil umgeleitet und auf die Oberfläche 22 der Pyrometersonde 20 gelenkt werden kann. Diese Maßnahme dient in erster Linie der thermischen Konditionierung der Oberfläche 22 der Pyrometersonde 20. Um jedoch die Gasturbinenschaufel 10 gegen ein Eintreten von Heißgas in die Öffnung 17 zu schützen, weist der Einsatz 30 darüber hinaus strömungsführende Elemente 32 auf, welche die Kühlfluidströmung in Richtung der Öffnung 17 gezielt umleitet. Insofern wird dem von außen eintretenden Heißgasstrom ein von innen nach außen austretender Kühlfluidstrom entgegengesetzt, der praktisch als isolierendes Sperrfluid das Eindringen von Heißgas in die Gasturbinenschaufel 10 weitge- hend verhindern kann. Sollte es jedoch dennoch zu einer starken Beaufschlagung der Gasturbinenschaufel im Bereich der Öffnung 17 mit Heißgas kommen, kann die thermische Auswirkung dieser Heißgasbeaufschlagung auf der Oberfläche des Einsatzes 30 durch eine Wärmedämmschicht 35 verhindert werden. Die Wär- medämmschicht 35 ist vorliegend auf einer im Bereich der Öff ¬ nung 17 angeordneten Kante angebracht und schützt somit die Pyrometersonde 20, welche in den Einsatz 30 eingeschoben ist.

Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausfüh- rungsform einer erfindungsgemäßen Gasturbine 1, welche im Bereich der Entspannungsturbine eine Halterung 40 aufweist, die am Außengehäuse der Gasturbine angebracht ist. Diese Halte ¬ rung 40 erlaubt eine ortsgenaue Halterung der Pyrometersonde 20, so dass die Pyrometersonde sowohl in die jeweilige Gas- turbinenschaufel in Richtung des Rotors eingeführt bzw. in entgegengesetzter Richtung wieder entfernt werden kann, und erlaubt zudem eine Drehung der Pyrometersonde 20 und infolge eine Justierung des Messefeldes des Messabschnitts 21. Die beiden durch die Halterung 40 ermöglichten Bewegungsrichtun- gen sind durch entsprechende Doppelpfeile an der Halterung 40 bzw. der Pyrometersonde 20 angedeutet.

Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen .