(19)
(11) EP 2 998 507 A1

(12) EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG

(43) Veröffentlichungstag:
23.03.2016  Patentblatt  2016/12

(21) Anmeldenummer: 14184930.7

(22) Anmeldetag:  16.09.2014
(51) Internationale Patentklassifikation (IPC): 
F01D 5/14(2006.01)
F01D 5/18(2006.01)
(84) Benannte Vertragsstaaten:
AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR
Benannte Erstreckungsstaaten:
BA ME

(71) Anmelder: Siemens Aktiengesellschaft
80333 München (DE)

(72) Erfinder:
  • Ahmad, Fathi
    41564 Kaarst (DE)
  • Buchholz, Björn
    45470 Mülheim an der Ruhr (DE)
  • Camillieri, Stephen A.
    Fort Mill, 29715 (US)
  • Kurt, Nihal
    40231 Düsseldorf (DE)
  • Radulovic, Radan
    44799 Bochum (DE)

   


(54) Eine gekühlte Turbinenschaufel, welche interne Verbindungsrippen zwischen den Kühlräumen beinhaltet, welche Sollbruchstellen zur Verringerung von Thermischen Spannungen aufweisen


(57) Die Erfindung betrifft eine Turbinenschaufel (1) mit einem innengekühlten Turbinenschaufelblatt (3), in welchem ein Hohlraum (10) durch Rippenelemente (11, 12) in wenigstens einen Kühlmittel führenden Kühlkanal (13) unterteilt ist, wobei in wenigstens einem der Rippenelemente (11, 12) Mittel (33) zum Erzeugen eines sich in Längsrichtung (29) des wenigstens einen Rippenelements (11, 12) zumindest teilweise erstreckenden Teilungsrisses (30) angeordnet sind.




Beschreibung


[0001] Die Erfindung betrifft eine Turbinenschaufel mit einem innengekühlten Turbinenschaufelblatt, in welchem ein Hohlraum durch Rippenelemente in wenigstens einen Kühlmittel führenden Kühlkanal unterteilt ist.

[0002] Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Turbine, insbesondere eine Gasturbine, mit zumindest einer Turbinenstufe umfassend eine Vielzahl an Turbinenschaufeln.

[0003] Gattungsgemäße Turbinenschaufeln sowie Turbinen und Gasturbinen sind aus dem Stand der Technik bereits gut bekannt.

[0004] Oftmals ist eine diesbezügliche Turbinenschaufel mit einem innengekühlten Turbinenschaufelblatt ausgerüstet, um selbst hohen in der Turbine, insbesondere in einer Heißgasturbine, vorherrschenden Temperaturen thermisch und mechanisch standhalten zu können. Gerade in Heißgasturbinen sind die Turbinenschaufeln oftmals thermisch und mechanisch höher belastet, wobei es hierbei kaum eine Rolle spielt, ob es sich bei der Turbinenschaufel um eine Leitschaufel oder um eine Laufschaufel der Turbine handelt. Um eine verbesserte Kühlung der Turbinenschaufel zu ermöglichen, besitzt ein derartiges innengekühltes Turbinenschaufelblatt einen Hohlraum, durch welchen ein Kühlmedium hindurch geleitet werden kann. In diesem Hohlraum ist meistens zusätzlich noch ein Rippenelement oder eine Vielzahl an Rippenelementen angeordnet, um in dem Hohlraum wenigstens einen Kühlkanal mit einem oftmals mäandrierenden Kühlkanalverlauf auszubilden. Insbesondere wenn die Vorderseitenfläche des Turbinenschaufelblatts und die Rückseitenfläche des Turbinenschaufelblatts thermisch weniger gut ausbalanciert sind, können sowohl eine diesbezügliche Vorderseitenwand als auch eine entsprechende Rückseitenwand des Turbinenschaufelblatts im Bereich eines das Turbinenschaufelblatt aussteifenden Rippenelements thermo-mechanisch hoch belastet sein. Hierdurch können sich an dem Turbinenschaufelblatt partiell kritische Spannungszustände einstellen, wodurch die Turbinenschaufel in manchen Gebieten besonders nachteiligen Belastungszuständen ausgesetzt ist, welche dort im Laufe der Zeit zu einer rascheren Materialermüdung führen können. Hierbei sind insbesondere auch die Übergangsbereiche zwischen dem Rippenelement und der Vorder- bzw. der Rückseitenwand des Turbinenschaufelblatts zu nennen.

[0005] Es ist Aufgabe der Erfindung, gattungsgemäße Turbinenschaufeln weiterzuentwickeln, um zumindest die vorstehend genannten Nachteile zu überwinden.

[0006] Die vorliegende Aufgabe wird von einer Turbinenschaufel mit einem innengekühlten Turbinenschaufelblatt gelöst, in welchem ein Hohlraum durch Rippenelemente in wenigstens einen Kühlmittel führenden Kühlkanal unterteilt ist, wobei in wenigstens einem der Rippenelemente Mittel zum Erzeugen eines sich in Längsrichtung des Rippenelements zumindest teilweise erstreckenden Teilungsrisses angeordnet sind.

[0007] Besonders einfach kann der Teilungsriss in dem Rippenelement erzeugt werden, wenn hierfür in dem diesbezüglichen Rippenelement entsprechende Mittel zum Erzeugen des Teilungsrisses eingebracht sind. Hierdurch kann der Verlauf des Teilungsrisses innerhalb des Rippenelements in Längsrichtung und Querrichtung bereits gut vordefiniert werden.

[0008] Durch diese erfindungsgemäße zumindest teilweise erzielbare Teilung des Rippenelements können speziell in Übergangsbereichen zwischen dem Rippenelement und den Außenwänden, also den Vorder- bzw. Rückseitenwänden, der Turbinenschaufel, an der Vorderseite oder der Rückseite selbst, oder aber auch in dem Rippenelement an sich, speziell thermo-mechanisch verursachte Spannungen signifikant reduziert werden, wodurch eine Materialermüdung in diesbezüglich kritischen Gebieten entsprechend gut verzögert werden kann.

[0009] Insbesondere können durch Temperaturunterschiede zwischen der Saugseite und der Druckseite des Turbinenschaufelblatts hervorgerufen thermo-mechanische Spannungen signifikant in kritischen Gebieten des Turbinenschaufelblatts reduziert werden.

[0010] Vorteilhafterweise ist der vorliegende gezielt erzeugte Teilungsriss derart ausgestaltet, dass er eine verbesserte Spannungsverteilung innerhalb des Rippenelements, in Übergangsbereichen zwischen dem eigentlichen Rippenelement und der Vorderseitenwand des Turbinenschaufelblatts und/oder der Rückseitenwand des Turbinenschaufelblatts, aber auch in den eigentlichen Außenwänden des Turbinenschaufelblatts ermöglicht. Hierdurch kann insbesondere in kritischen Bereichen um das Rippenelementende herum, aber auch innerhalb des Rippenelements an sich, eine Spannungsreduzierung von mindestens 10% oder vorzugsweise von mehr als 20% oder 25% erzielt werden.

[0011] Mit dem Begriff "Materialermüdung" ist im Sinne der Erfindung insbesondere eine Ermüdungsrissbildung erfasst, welche speziell durch eine thermo-mechanische Ermüdung des Schaufelblattmaterials hervorgerufen wird.

[0012] In diesem Zusammenhang ist insbesondere die LCF-Ermüdung (Low Cycle Fatigue), also die Kurzzeit- oder Niedriglastwechselermüdung, hinsichtlich einer niedrigen Lastwechselzahl zu nennen.

[0013] Jedenfalls kann vorliegend die Anzahl der erzielbaren Lastwechsel erheblich erhöht und damit speziell die Gefahr einer vorzeitigen LCF-Ermüdung signifikant gesenkt werden, wenn an dem Rippenelement erfindungsgemäß ein entsprechend geeigneter Teilungsriss vorgesehen ist. Es hat sich gezeigt, dass durch den erfindungsgemäßen Teilungsriss innerhalb des Rippenelements eine diesbezügliche LCF-Lebenserwartung einer Turbinenschaufel signifikant gesteigert werden kann.

[0014] Somit ist vorliegend das diesbezügliche Rippenelement durch den Teilungsriss derart ausgestaltet, dass innerhalb des Turbinenschaufelblatts auftretende thermo-mechanische Spannungen und damit auch eine diesbezügliche Materialermüdung reduzierbar sind.

[0015] Vorteilhafterweise beeinträchtigt der Teilungsriss hierbei nicht oder zumindest nur in einem vernachlässigbar geringen Ausmaß die eigentliche Trennfunktion, welche die in dem Hohlraum angeordneten Rippenelemente bezüglich eines vielfach gewundenen Kühlkanals ausüben.

[0016] Darüber hinaus wurde ebenfalls gefunden, dass sich der vorliegende innerhalb des Rippenelements bewusst gewollte Teilungsriss nicht nachteilig auf die Stabilität des Turbinenschaufelblatts auswirkt.

[0017] Vielmehr erhöht sich vorliegend die Lebensdauer der Turbinenschaufel, da das jeweilige Rippenelement durch den Teilungsriss erheblich entlastet wird.

[0018] Es versteht sich, dass ein derartiger Teilungsriss lediglich an einem einen Kühlkanal ausgestaltenden Rippenelement oder an mehreren den Kühlkanal begrenzenden Rippenelementen vorgesehen sein kann.

[0019] Im Sinne der Erfindung können die Mittel zum Erzeugen des Teilungsrisses vielfältig ausgestaltet sein.

[0020] Baulich besonders einfach können die Mittel zum Erzeugen bereitgestellt werden, wenn die Mittel zum Erzeugen des Teilungsrisses eine Materialschwächung, insbesondere eine Kerbe, umfassen.

[0021] Eine derartige Materialschwächung kann unterschiedlichster Art sein. Bevorzugt liegt sie als eine in dem Rippenelement ausgebildete Kerbe vor.

[0022] Durch die Mittel zum Erzeugen und speziell mittels der Materialschwächung kann baulich einfach ein gut funktionierender Rissstartpunkt bzw. linienartiger Rissstartbereich an dem Rippenelement formuliert werden.

[0023] Die Materialschwächung bzw. die Kerbe kann kopfseitig an dem Rippenelement als Rissstartpunkt oder entlang der Längserstreckung des Rippenelements als Rissstartlinie ausgebildet sein.

[0024] Vorliegend formulieren die Mittel zum Erzeugen des Teilungsrisses also Starthilfsmittel, von welchen aus sich der Teilungsriss in Längsrichtung und/oder in Querrichtung durch das Rippenelement ausbreitet.

[0025] Darüber hinaus können die Mittel zum Erzeugen auch durch einen an einem Gusskern angeordneten Pin bereitgestellt werden, mittels welchem beim Gießen eine Kerbe am Ende des Rippenelements hergestellt wird. Nach dem Gießen der Turbinenschaufel wird der Pin mit dem Gusskern entfernt. Die Kerbe dient dann als Rissstartpunkt für einen Teilungsriss, der erst im Betrieb bei hinreichend großer mechanischer Belastung entstehen kann und dann längs der Rippe weiter wächst.

[0026] Man kann vorliegend also durch die Position der Kerbe den Ort der Rissentstehung vorgeben.

[0027] Konstruktiv und insbesondere auch verfahrenstechnisch einfach können die Mittel zum Erzeugen des Teilungsrisses an dem Rippenelement umgesetzt werden, wenn kumulativ oder alternativ Mittel zum Erzeugen des Teilungsrisses kopfseitig in das wenigstens eine Rippenelement eingetrieben angeordnet sind.

[0028] Es versteht sich, dass die vorliegenden im Sinne der Erfindung vorgesehenen Mittel zum Erzeugen des Teilungsrisses kumulativ oder alternativ durch unterschiedlichst ausgestaltete Elemente bereitgestellt sein können.

[0029] So können entsprechend ausgestaltete Mittel zum Erzeugen des Teilungsrisses besonders leicht in das Rippenelement eingebracht bzw. eingetrieben werden, wenn die Mittel zum Erzeugen des Teilungsrisses ein Keilelement oder ein Dornelement umfassen.

[0030] Die vorliegende Aufgabe der Erfindung wird nach einem anderen Aspekt der Erfindung auch von einer Turbinenschaufel mit einem innengekühlten Turbinenschaufelblatt gelöst, in welchem ein Hohlraum durch Rippenelemente in wenigstens einen Kühlmittel führenden Kühlkanal unterteilt ist, wobei wenigstens eines der Rippenelemente Mittel zum Erzeugen einer Sollbruchstelle in dem wenigstens einen Rippenelement umfasst, um einen sich in Längsrichtung des wenigstens einen Rippenelements zumindest teilweise erstreckenden Teilungsriss herzustellen.

[0031] Umfasst das diesbezügliche Rippenelement derartige Mittel zum Erzeugen einer Sollbruchstelle in dem Rippenelement, kann der Verlauf des Teilungsrisses in Längsrichtung des Rippenelements besonders präzise vorgegeben erzeugt werden. Somit verläuft der Teilungsriss sowohl in eine vordefinierte Längsrichtung als auch in einer vordefiniert Querrichtung noch präziser durch das Rippenelement hindurch.

[0032] Es ist vorteilhaft, wenn Mittel zum Erzeugen der Sollbruchstelle eine Materialschwächung oder eine Vielzahl an Materialschwächungen innerhalb des wenigstens einen Rippenelements umfassen.

[0033] Beispielsweise sind die Materialschwächung und damit auch die Sollbruchstelle linienartig in Längsrichtung des Rippenelements ausgestaltet, so dass sich der Teilungsriss entlang des Rippenelements entsprechend definiert ausbilden kann.

[0034] Vorliegend formulieren die Mittel zum Erzeugen der Sollbruchstelle alternative Starthilfsmittel, von welchen aus sich der Teilungsriss in Querrichtung durch das Rippenelement ausbreitet.

[0035] Diese linienartige Materialschwächung bzw. die Sollbruchstelle kann etwa an einer Rippenelementlängsseite konstruktiv besonders einfach als Kerbe ausgeformt sein.

[0036] Alternativ zu der linienartigen Materialschwächung kann die Sollbruchstelle auch durch eine Vielzahl an punktartigen Materialschwächungen formuliert sein, welche linear entlang der Längserstreckung des Rippenelements hintereinander etwa an einer Rippenelementlängsseite angeordnet sind.

[0037] Sind die Mittel zum Erzeugen der Sollbruchstelle innerhalb des wenigstens einen Rippenelements beidseitig an dem wenigstens einen Rippenelement angeordnet, kann der Verlauf des Teilungsrisses nochmals präziser innerhalb des Rippenelements erzeugt werden.

[0038] Des Weiteren ist vorteilhaft, wenn der Teilungsriss sich über mehr als die Hälfte oder über mehr als zwei Drittel der Länge des wenigstens einen Rippeelements, vorzugsweise über die Gesamtlänge des wenigstens einen Rippenelements, erstreckt. Allein schon mit einem nur teilweise entlang des Rippenelements ausgebildeten Teilungsriss kann eine ausreichende Entkopplung der Vorderseitenwand und der Hinterseitenwand im Bereich des Rippenelements erreicht werden.

[0039] Somit ist es auch vorteilhaft, wenn der Teilungsriss von einer ersten Rippenelementseitenfläche zu einer der ersten Rippenelementseitenfläche gegenüberliegenden zweiten Rippenelementseitenfläche reicht.

[0040] Der Teilungsriss spannt hierbei eine Teilungsrissebene auf, welche im Wesentlichen senkrecht zu mindestens einer der Rippenelementseitenflächen angeordnet ist. Somit ist diese Teilungsrissebene in etwa gleich orientiert wie die Turbinenschaufelblattaußenwände.

[0041] Die Aufgabe der Erfindung wird auch von einer Turbine, insbesondere einer Gasturbine, mit zumindest einer Turbinenstufe umfassend eine Vielzahl an Turbinenschaufeln gelöst, wobei die zumindest eine Turbinenstufe Turbinenlaufschaufeln und/oder Turbinenleitschaufeln gemäß einer Turbinenschaufel nach einem der hier beschriebenen Merkmale umfasst.

[0042] Eine Turbine, dessen Turbinenschaufeln weniger durch Materialermüdungen belastet bzw. gefährdet sind, kann nicht nur betriebssicherer und wartungsärmer betrieben werden, sondern sie besitzt darüber hinaus insgesamt auch eine höhere Lebensdauer, und kann somit wirtschaftlicher betrieben werden.

[0043] Vorteilhafterweise ist das Rippenelement derart ausgestaltet, dass der Teilungsriss während einer Inbetriebnahme der Turbine erzeugt wird, nämlich indem das Rippenelement insgesamt einen derart dünnen Rippenelementquerschnitt aufweist, welcher beim Betrieb der Turbine früher oder später durch einen Teilungsriss im Sinne der Erfindung reißt.

[0044] Idealerweise wird der Teilungsriss bei einer Inbetriebnahme aufgrund der vorliegenden Mittel zum Erzeugen des Teilungsrisses und/oder der Mittel zum Erzeugen der Sollbruchstelle initiiert.

[0045] Jedenfalls kann der Teilungsriss vorteilhaft innerhalb des Rippenelements erzeugt werden, wenn die Turbine in Betrieb ist.

[0046] Es versteht sich, dass die Merkmale der vorstehend bzw. in den Ansprüchen beschriebenen Lösungen gegebenenfalls auch kombiniert werden können, um die Vorteile entsprechend kumuliert umsetzen zu können.

[0047] Weitere Merkmale, Effekte und Vorteile vorliegender Erfindung werden anhand anliegender Zeichnung und nachfolgender Beschreibung erläutert, in welchen beispielhaft ein Turbinenschaufelblatt mit einem innerhalb des Turbinenschaufelblatts angeordneten, einen Kühlkanal begrenzenden und erfindungsgemäß geteilten Rippenelement dargestellt und beschrieben ist.

[0048] In der Zeichnung zeigen:
Figur 1
schematisch eine Teilansicht eines Hohlraums eines längsgeschnittenen Turbinenschaufelblatts mit einem einen Kühlkanal begrenzenden Rippenelement, in welchem in Längsrichtung ein Teilungsriss innerhalb des Rippenelements verläuft; und
Figur 2
schematisch eine Seitenansicht des in der Figur 1 gezeigten Rippenelements in einem Bereich einer Kopfseite an einem Rippenelementende, an welchem Mittel zum Erzeugen des Teilungsrisses angeordnet sind.


[0049] Bei der in der Figur 1 zumindest teilweise gezeigten Turbinenschaufel 1 handelt es sich um eine Leitschaufel 2 einer hier nicht gezeigten Heißgasturbine.

[0050] Die Turbinenschaufel 1 besitzt ein innengekühltes Turbinenschaufelblatt 3, wobei gemäß der Darstellung nach der Figur 1 zumindest teilweise die Innenseite 4 der Vorderseitenwand 5 des Turbinenschaufelblatts 3 gezeigt ist. Rechter Hand befindet sich ein Vorderkantenbereich 6 des Turbinenschaufelblatts 3. Linker Hand befindet sich dementsprechend ein Hinterkantenbereich 7 des Turbinenschaufelblatts 3, an welchem eine Vielzahl an Kühlluftaustrittsbohrungen 8 (nur exemplarisch beziffert) vorhanden ist.

[0051] Jedenfalls besitzt das Turbinenschaufelblatt 3 einen Hohlraum 10, wobei gemäß der Darstellung nach der Figur 1 dieser Hohlraum 10 nur teilweise durch die Innenseite 4 illustriert ist.

[0052] Gemäß der Darstellung nach der Figur 1 erkennt man weiter zwei in dem Hohlraum 10 befindliche Rippenelemente 11 und 12, mittels welchen ein mehrfach gewundener Kühlkanal 13 mit einem mäandrierenden Kühlkanalverlauf innerhalb des Hohlraums 10 ausgestaltet ist. Entlang des gewundenen Kühlkanals 13 bzw. dessen mäandrierenden Kühlkanalverlauf kann Kühlluft als Kühlmittel durch das Turbinenschaufelblatt 3 hindurch geleitet werden, um dieses von innen zu kühlen.

[0053] Bei dem teilweise gezeigten Kühlkanal 13 durchströmt die aus einem Fußbereich 14 des Turbinenschaufelfußes 15 kommende Kühlluft das Turbinenschaufelblatt 3, wobei ein Teil der Kühlluft in Richtung 16 weiter bis in einen Bereich 17 der Turbinenschaufelblattspitze 18 gelangt.

[0054] Der mäandrierende Kühlkanalverlauf des gewundenen Kühlkanals 13 wird zumindest im Bereich der gezeigten Teilansicht durch die zwei Rippenelemente 11 und 12 ausgestaltet, wobei das erste Rippenelement 11 zwei Kühlkanalabschnitte räumlich voneinander trennt.

[0055] Wie gemäß der Darstellung nach der Figur 1 gezeigt, endet das erste Rippenelement 11 mit seinem durch seine Kopfseite 23 definierten Rippenelementende 24 frei in dem Kühlkanal 13.

[0056] In den Umgebungsbereichen der Rippenelemente 11 bzw. 12, insbesondere des Rippenelementendes 24, besteht die Gefahr von kritischen Spannungszuständen. Dies trifft insbesondere auf die Übergangsbereiche zwischen dem ersten Rippenelement 11 und der Vorderseitenwand 5 des Turbinenschaufelblatts 3 und/oder der Rückseitenwand des Turbinenschaufelblatts 3 zu, wobei diesbezügliche Spannungen dort eine erhöhte Materialermüdung verursachen können.

[0057] Deshalb ist, wie gemäß der Darstellung nach der Figur 2 angedeutet, insbesondere das Rippenelement 11 in seiner Längsrichtung 29 zumindest teilweise durch einen Teilungsriss 30 in eine mit der Vorderseitenwand 5 des Turbinenschaufelblatts 3 stoffschlüssig verbundene Rippenelementlängshälfte 31 und in eine mit der Rückseitenwand (nicht gezeigt) des Turbinenschaufelblatts 3 stoffschlüssig verbundene weitere Rippenelementlängshälfte 32 geteilt. Durch diesen sich durch das Rippenelement 11 ziehenden Teilungsriss 30 können insbesondere thermo-mechanische Spannungen innerhalb des Turbinenschaufelblatts 3 signifikant reduziert werden, wodurch auch die Gefahr einer vorzeitigen Materialermüdung an den Umgebungsbereichen 28 reduziert ist.

[0058] Um den Teilungsriss 30 konstruktiv einfach an dem Rippenelement 11 erzeugen zu können, sind an der Kopfseite 23 entsprechende Mittel 33 zum Erzeugen des sich in Längsrichtung 29 des Rippenelements 11 zumindest teilweise erstreckenden Teilungsrisses 30 in Gestalt eines Keilelements 34 angeordnet.

[0059] Das Keilelement 34 wurde hierbei durch eine in der Turbinenschaufel 1 vorhandenen, aber hier nicht gezeigten Funktionsöffnung eingesteckt und dabei in die Kopfseite 23 des Rippenelements 11 eingeschlagen.

[0060] Um den Verlauf des Teilungsrisses 30 an dem Rippenelement 11 zu präzisieren, sind in diesem Ausführungsbeispiel an dem Rippenelement 11 zusätzlich noch Mittel 35 zum Erzeugen einer Sollbruchstelle 36 in Gestalt von an beiden Rippenelementseitenflächen 37 und 38 linear verlaufenden Kerben 39 realisiert. Somit gestalten diese Kerben 39 einen Rissstartpunkt bzw. eine Rissstartlinie (nicht gesondert beziffert) an dem Rippenelement 11 aus.

[0061] Die Sollbruchstelle 36 bzw. die Rissstartlinie kann sich über die Gesamtlänge des Rippenelements 11 erstrecken, oder wie in diesem Ausführungsbeispiel gezeigt, nur über eine Teilstrecke entlang des Rippenelements 11. Ausschlaggebend ist, dass zumindest streckenweise eine Materialschwächung an dem entsprechenden Rippenelement 11 vorgesehen ist, um einen präzise verlaufenden Teilungsriss 30 zu erzeugen.

[0062] Gegebenenfalls kann dann auf die Mittel 33 zum Erzeugen des Teilungsrisses 30 zur Gänze verzichtet werden.

[0063] Es ist auch denkbar, dass die Mittel 33 zum Erzeugen des Teilungsrisses 30 auch in dem Gusskern einer Gießform vorgesehen sein können, um lediglich eine Kerbe als Rissstartpunkt an dem Rippenelement 11 zu erzeugen. Die Mittel 33 zum Erzeugen des Teilungsrisses 30 werden anschließend mit der Gießform wieder entfernt und zurück bleibt lediglich die Kerbe an dem Rippenelement 11.

[0064] Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch dieses offenbarte Ausführungsbeispiel eingeschränkt, und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.


Ansprüche

1. Turbinenschaufel (1) mit einem innengekühlten Turbinenschaufelblatt (3),
in welchem ein Hohlraum (10) durch Rippenelemente (11, 12) in wenigstens einen Kühlmittel führenden Kühlkanal (13) unterteilt ist,
wobei in wenigstens einem der Rippenelemente (11, 12) Mittel (33) zum Erzeugen eines sich in Längsrichtung (29) des wenigstens einen Rippenelements (11, 12) zumindest teilweise erstreckenden Teilungsrisses (30) angeordnet sind.
 
2. Turbinenschaufel (1) nach Anspruch 1,
wobei die Mittel (33) zum Erzeugen des Teilungsrisses (30) eine Materialschwächung, insbesondere eine Kerbe, umfassen.
 
3. Turbinenschaufel (1) nach Anspruch 1 oder 2,
wobei Mittel (33) zum Erzeugen des Teilungsrisses (30) kopfseitig in das wenigstens eine Rippenelement (11, 12) eingetrieben angeordnet sind.
 
4. Turbinenschaufel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
wobei Mittel (33) zum Erzeugen des Teilungsrisses (30) ein Keilelement (34) oder ein Dornelement umfassen.
 
5. Turbinenschaufel (1) mit einem innengekühlten Turbinenschaufelblatt (3),
in welchem ein Hohlraum (10) durch Rippenelemente (11, 12) in wenigstens einen Kühlmittel führenden Kühlkanal (13) unterteilt ist,
wobei wenigstens eines der Rippenelemente (11, 12) Mittel (35) zum Erzeugen einer Sollbruchstelle (36) in dem wenigstens einen Rippenelement (11, 12) umfasst, um einen sich in Längsrichtung (29) des wenigstens einen Rippenelements (11, 12) zumindest teilweise erstreckenden Teilungsriss (30) herzustellen.
 
6. Turbinenschaufel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
wobei Mittel (35) zum Erzeugen einer Sollbruchstelle (36) eine Materialschwächung oder eine Vielzahl an Materialschwächungen innerhalb des wenigstens einen Rippenelements (11, 12) umfassen.
 
7. Turbinenschaufel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
wobei Mittel (35) zum Erzeugen einer Sollbruchstelle (36) innerhalb des wenigstens einen Rippenelements (11, 12) beidseitig an dem wenigstens einen Rippenelement (11, 12) angeordnet sind.
 
8. Turbinenschaufel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
wobei der Teilungsriss (30) sich über mehr als die Hälfte oder über mehr als zwei Drittel der Länge des wenigstens einen Rippeelements (11, 12), vorzugsweise über die Gesamtlänge des wenigstens einen Rippenelements (11, 12), erstreckt.
 
9. Turbinenschaufel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
wobei der Teilungsriss (30) von einer ersten Rippenelementseitenfläche (37) zu einer der ersten Rippenelementseitenfläche (37) gegenüberliegenden zweiten Rippenelementseitenfläche (38) reicht.
 
10. Turbine, insbesondere Gasturbine, mit zumindest einer Turbinenstufe umfassend eine Vielzahl an Turbinenschaufeln (1),
wobei die zumindest eine Turbinenstufe Turbinenlaufschaufeln und/oder Turbinenleitschaufeln (2) gemäß einer Turbinenschaufel (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche umfasst.
 




Zeichnung










Recherchenbericht









Recherchenbericht