[0001] Die Erfindung betrifft eine Turbinenlaufschaufel für eine Gasturbine gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1.
[0002] Eine dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechende Turbinenlaufschaufel ist beispielsweise
aus der Druckschrift
EP 0 166 676 A2 bekannt. Die vorbekannte Turbinenschaufel weist ein metallisches Schaufelblatt auf,
an dessen nach außen weisender Spitze eine Schicht mit Hartstoffpartikeln aufgebracht
wurde. Diese dient bei Verwendung der Turbinenlaufschaufel in einer Gasturbine zum
gezielten Abtragen von Material, welches an der der Schaufelspitze gegenüberliegenden
Gehäusewand aufgebracht wurde. Üblicherweise werden diese den Strömungspfad begrenzenden
Gehäusewände bei stationären Gasturbinen durch sogenannte Ringsegmente gebildet, auf
denen das abreibbare Material nicht nur als Temperaturschutz, sondern auch funktional
zur Radialspalteinstellung und -optimierung aufgebracht ist. Hintergrund ist eine
sich während des Betriebs der Gasturbine einstellende thermische Verteilung, die zu
unterschiedlichen thermisch bedingten Dehnungen im Gehäuse führen. Aufgrund der unterschiedlichen
Wärmeverteilung der und unterschiedlich gestalteten Gehäusebauteile entsteht eine
nicht exakt kreisrunde Strömungskontur der Gehäusewände, in dem sich der mit den Turbinenlaufschaufeln
bestückte Rotor dreht. Auch die hydrodynamische Lagerung führt ebenfalls dazu, dass
der Rotor nicht exakt mittig positioniert ist. Im Ergebnis stellt sich zwischen jeder
Schaufelblattspitze und der dieser gegenüberliegenden Gehäusewand ein individueller
Radialspalt ein. Diese können längs des Umfangs verteilt unterschiedlich groß sein.
Zur Steigerung des Turbinenwirkungsgrades sind diese Unterschiede zu vergleichmäßigen
und kleinstmögliche Radialspalte einzustellen, was mit Hilfe des abreibbaren Materials
erreichbar ist. Dieses wird als eine keramische, abriebfähige Schicht - auch Einlaufschicht
genannt - auf den Ringsegmenten aufgebracht und erlaubt ein Anstreifen und ein Eingraben
der Laufschaufeln darin.
[0003] So schlägt beispielsweise die eingangs erwähnte
EP 0 166 676 A2 vor, auf der nach außen weisenden Fläche der Schaufelspitze ein besonders hartes
Material zu verwenden, um somit das weichere, auf den Ringsegmenten aufgebrachte Material
während des Betriebs der Gasturbine zur Einstellung minimaler Spalte und auch zur
Verbesserung des Warmstartverhaltens dort abzureiben.
[0004] Darüber hinaus ist es in Fachkreisen bekannt, das Schaufelblatt von Turbinenschaufeln
mittels eines Schichtsystems aus zumeist zwei Schichten, einer zuerst aufgetragenen
Haftvermittlerschicht und einer darüber aufgetragenen keramischen Wärmedämmschicht,
gegen den schädlichen Einfluss des Heißgases zu schützen.
[0005] Es hat sich jedoch gezeigt, dass zum Eingraben in eine abriebfähige Schicht verwendete
Laufschaufeln dazu neigen können, an ihrem äußeren Ende die thermische Wärmedämmschicht
lokal zu verlieren. Dies reduziert den Schutz des Schaufelblatts gegen Heißgaseinflüsse,
so dass an den Stellen fehlender Wärmedämmschichten das metallische Material der Turbinenschaufel
vorzeitig altern kann. Dies kann die Lebensdauer der Turbinenlaufschaufel verkürzen,
was schlimmstenfalls einen vorzeitigen Austausch des beschädigten Bauteils nach sich
ziehen kann.
[0006] Aufgabe der Erfindung ist daher die Bereitstellung einer Turbinenlaufschaufel für
eine Gasturbine, welche, ausgestaltet zum Eingraben in eine gehäuseseitig vorgesehene
abriebfähige Schicht, eine vergleichsweise lange Lebensdauer aufweist.
[0007] Die auf die Turbinenlaufschaufel gerichtete Aufgabe wird mit den Merkmalen von Anspruch
1 gelöst. Mithin wird zur Lösung der Aufgabe eine Turbinenlaufschaufel für eine Gasturbine,
mit einem Schaufelblatt umfassend eine von einem Heißgas anströmbare Vorderkante,
von der aus sich eine Saugseitenwand und eine Druckseitenwand zu einer Hinterkante
des Schaufelblatts erstrecken, wobei das Schaufelblatt in einer sich dazu quer erstreckenden
Radialrichtung von einem fußseitigen Ende zu einem eine Blattspitze bildenden spitzenseitigen
Ende erstreckt, und wobei die Blattspitze zumindest eine Anstreifkante mit einer radial
nach außen weisende Stirnfläche aufweist, auf welcher Stirnfläche eine Schneidschicht
aufgebracht ist und wobei zumindest auf der Druckseitenwand des Schaufelblatts zumindest
eine Schicht aufgebracht ist, vorgeschlagen, dass die die Schneidschicht aufweisende
Stirnfläche auf einem größeren Radius angeordnet ist als eine radial äußerste Kante
der Druckseitenwand.
[0008] Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass die Schneidschicht eine in Radialrichtung
erfassbare Dicke aufweist, die vergleichsweise gering ist und die Schicht des Schaufelblatts
bis an die Reibschicht heranreicht. Bei Anstreifvorgängen der betreffenden Turbinenlaufschaufel
während ihres Umlaufs kann sich diese dann derart tief in Radialrichtung in das abzureibende
Material der Gehäusewand eingraben, dass auch ein Kontakt zwischen der auf den Seitenwänden
aufgebrachten Schicht, zumeist der Wärmedammschicht, und dem abzureibenden Material
der Gehäusewand auftritt. Der Kontakt kann sowohl saugseitig als auch druckseitig
erfolgen. Beim saugseitigen Kontakt werden aufgrund der Rotationsrichtung des Rotors
zwei ähnliche harte Materialien aufeinander gepresst, so dass nicht zwingend das abzureibende
Material der Gehäusewand abgerieben wird. Vielmehr kann die auch an den spitzenseitigen
Enden des Schaufelblatts aufgebrachte Schicht wegen des ungewünschten Kontakts lokal
abplatzen. Beim druckseitigen Kontakt wird aufgrund der Rotationsrichtung des Rotors
die auf dem Schaufelblatt aufgebrachte Schicht im Kontaktbereich auf Zug belastet.
Es hat sich herausgestellt, dass schon vergleichsweise geringe Zugbelastungen ein
lokales Ablösen der Schicht, insbesondere der Wärmedämmschicht, hervorrufen kann.
Des Weiteren kann sich die erste auf der radial nach außen weisenden Fläche der Blattspitze
aufgebrachte Schneidschicht beim Eingraben in die gegenüberliegende auf der Gehäusewand
aufgebrachte abreibbare Schicht signifikant erwärmen. Die Erwärmung führt zu thermischen
Dehnungen in der Schneidschicht und auch in den daran angrenzenden Bereichen. Insbesondere
die auf den Seitenwänden und an der Vorderkante des Schaufelblatts spitzenseitig angebrachte
Wärmedämmschicht kann sich unzulässig hoch erwärmen, so dass die Gefahr eines spitzenseitigen
Abplatzens der Wärmedämmschicht auch dadurch erhöht ist.
[0009] Um diese Effekte zu vermeiden, schlägt die Erfindung vor, dass die die Schneidschicht
aufweisende Stirnfläche auf einem Radius angeordnet ist, welcher größer ist als derjenigen
Radius, auf dem eine radial äußere Kante der Druckseitenwand liegt. Die Radien werden
zum einen bezogen auf die Rotationsachse eines Rotors einer Turbine, in welcher die
Turbinenlaufschaufel zur Anwendung vorgesehen ist. Ebenso gut ist es möglich, anstelle
der Radien die Abstände zwischen einer Unterseite des Schaufelfußes der Turbinenlaufschaufel
einerseits und den besagten Kanten bzw. Stirnfläche anderseits zu ermitteln, was geringfügig
ungenauer ist als die zuerst angegebene Variante. Zum anderen sind die Radien bzw.
die Abstände, wenn bezogen auf die Unterseite eines Schaufelfußes der Turbinenlaufschaufel,
in einer Ebene zu ermitteln, welche normal zur Rotationsachse der Turbine bzw. zur
Unterseite des Schaufelfußes ist.
[0010] Mit dieser Ausgestaltung gelangt die radial äußere Kante der Druckseitenwand nicht
in Kontakt mit der abzureibenden Schicht der Gehäusewand. Insofern wird mit der Erfindung
ein hinreichender radialer Abstand zwischen der radial äußeren Kante bzw. dem radial
äußeren Ende der Druckseitenwand und der Einlaufschicht der Gehäusewand bereitgestellt,
der verhindert, dass während eines möglichen Abtragens der Einlaufschicht insbesondere
die auf der Druckseitenwand aufgetragene keramische Wärmedammschicht spitzenseitig
unter Zugbelastung gelangt und dort örtlich Schaden nehmen kann.
[0011] Durch den aufrechterhaltenen Schutz des Schaufelblatts aufgrund des Fortbestands
der keramischen Wärmedämmschicht auf den Seitenwänden des Schaufelblatts kann die
Lebensdauer der Turbinenlaufschaufel verbessert werden, verglichen mit Turbinenlaufschaufeln
aus dem Stand der Technik.
[0012] Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben, wobei deren Merkmale
beliebig miteinander kombinierbar sind.
[0013] Gemäß einer ersten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die zumindest eine
Anstreifkante saugseitig auf der Blattspitze oder mittig zwischen der Saugseitenwand
und der Druckseitenwand angeordnet. Mit diesen Varianten lässt sich in der Regel sicherstellen,
dass die radial äußere Kante der Druckseitenwand auf einem geringeren Radius angeordnet
ist als die radial nach außen weisende Schneidfläche der Schneidschicht.
[0014] Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind an der Blattspitze
zumindest zwei Anstreifkanten vorgesehen, von denen eine erste saugseitig und eine
zweite druckseitig angeordnet ist, wobei die zur Druckseite des Schaufelblatts weisende
Seitenfläche der ersten Anstreifkante und die Fläche der Druckseitenwand stufenlos
ineinander übergehen, wobei die erste Anstreifkante eine in Radialrichtung erfassbare
Höhe aufweist, welche geringer ist als die Höhe der mit der Schneidschicht versehenen
Anstreifkante. Diese Ausgestaltung reduziert die Strömungsverluste über die Blattspitze
aufgrund des dort weiter erhöhten Strömungswiderstandes. Gleichzeitig ist es möglich,
die Seitenfläche der ersten Anstreifkante und die Fläche der Druckseitenwand mit einer
durchgehenden keramischen Wärmedämmschicht zu überziehen, ohne dass die Gefahr besteht,
aufgrund eines Kontakts mit der Einlaufschicht diese spitzenseitig zu verlieren.
[0015] Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die nach außen weisende Stirnfläche
der zumindest einen, die Schneidschicht aufweisenden Anstreifkante zur Druckseitenwand
hin abfallend geneigt. Darunter wird verstanden, dass die Stirnfläche nicht senkrecht
zu Radialrichtung steht. Im Längsschnitt betrachtet schließt die Schnittlinie durch
die Stirnfläche mit der Radialrichtung einen Winkel ungleich von 90° ein, beispielsweise
einen Winkel 75° oder 60°, so dass die Stirnfläche zur Druckseitenwand hin abfällt
und damit auf einem kleineren Radius endet als das diesem gegenüberliegendem, dem
vorauseilenden Ende der Stirnfläche. Auch mit dieser Ausgestaltung wird vermieden,
dass bei Kontakt der Blattspritze mit der beschichteten Gehäusewand die Schicht der
Druckseite vom Schaufelblatt abgerissen wird.
[0016] Um die Haftung der keramischen Wärmedämmschicht auf der Druckseitenwand bzw. auf
dem Schaufelblatt der Turbinenschaufel zu erhöhen, sind zumindest auf der Druckseitenwand
des Schaufelblatts eine Haftvermittlerschicht und zumindest eine keramische Wärmedämmschicht
aufgebracht. Auch dies verbessert die Anbindung der keramischen Wärmedämmschicht insbesondere
auf der Druckseitenwand.
[0017] Besonders bevorzugt ist die Ausgestaltung, bei der die keramische Wärmedämmschicht
des Schaufelblatts von denjenigen Beschichtungen räumlich getrennt ist, die auf der
die Schneidschicht aufweisenden Anstreifkante oder auf der Blattspitze aufgebracht
sind. Aufgrund der Trennung der Beschichtungen wird sicher vermieden, dass ein etwaiges
Lösen oder Abplatzen einer radial weiter außen angeordneten Beschichtung sich auf
die keramische Wärmedämmschicht des Schaufelblatts überträgt und diese auch nur geringfügig
mit loslöst bzw. abreißt. Auch damit wird die Lebensdauer der Turbinenlaufschaufel
verbessert.
[0018] Die Schneidschicht, üblicherweise mit Hartstoffpartikeln, insbesondere aus kubischem
oder hexagonalem Bornitrid angereichert, weist damit eine hinreichende Festigkeit
und Härte auf, die es ermöglicht, dass lediglich das an der Gehäusewand aufgetragene
Material dort abgetragen wird. Die auf den Seitenwänden des Schaufelblatts aufgetragene
Wärmedämmschicht ist somit vor zerstörerischem Kontakt mit der beschichteten Gehäusewand
geschützt.
[0019] Besonders bevorzugt wird eine Mischung aus kubischem Bornitrid (cBN) und MAX-Phasenpulver
als Schneidschicht aufgebracht, so dass sich die Abriebbeständigkeit der Turbinenlaufschaufel
signifikant verbessert. Das kubische Bornitrid weist eine sehr hohe Härte auf und
zeichnet sich durch eine herausragende Verschleißbeständigkeit aus. Das Einbettmaterial
für das kubische Bornitrid sollte ebenfalls über eine gute Verschleißbeständigkeit,
kombiniert mit einer guten Oxidationsbeständigkeit und einer hohen thermischen Beständigkeit
verfügen. Diese Kombination aus Eigenschaften wird durch die MAX-Phasen optimal abgedeckt.
MAX-Phasen sind Werkstoffe, deren Eigenschaften zwischen denen von Keramiken und Metallen
liegen. Dabei steht M für ein Element aus den Übergansmetallen (z.B. Ti, Cr, Nb, Ta,
etc.), A steht für ein Element aus der A-Gruppe (z.B. Al, Si, etc.) und X steht für
Kohlenstoff oder Stickstoff (C oder N). Typische Vertreter der MAX-Phasen sind Ti2AlC,
Cr2AlC sowie Nb2AlC. Das Gemisch aus kubischem Bornitrid und MAX-Phase könnte z.B.
über Laserpulverauftragsschweißen aufgebracht werden. Alternativ könnten Preforms
gesintert werden, die anschließend über einen Lötprozess an die Turbinenschaufel angebunden
werden.
[0020] Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung
anhand der Figuren. Dabei zeigen schematisch:
- Figur 1
- eine perspektivische Ansicht auf eine Turbinenlaufschaufel gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels,
- Figur 2
- den Längsschnitt durch die Blattspitze der Turbinenschaufel gemäß Figur 2,
- Figur 3
- im Längsschnitt eine alternative Blattspitze gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels,
- Figur 4
- im Längsschnitt eine alternative Blattspitze gemäß eines dritten Ausführungsbeispiels
und
- Figur 5
- im Längsschnitt eine alternative Blattspitze gemäß eines vierten Ausführungsbeispiels.
[0021] Die für das Verständnis der Erfindung irrelevanten Elemente der Turbinenlaufschaufel
sind - wie stets bei schematischen Darstellungen - nicht dargestellt. Gleiche Merkmale
sind in den Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen. Einzelne Bezugszeichen
können in der Beschreibung und in den Figuren zudem durch die Suffixe "d" für druckseitig
und "s" für saugseitig erweitert worden sein, wenn mehrfach vorhandene Merkmale einzeln
identifiziert werden sollen. Bei Verwendung ohne Suffix gelten die gemachten Ausführungen
für alle betreffenden Merkmale.
[0022] In Figur 1 ist in einer perspektivischen Darstellung eine Turbinenlaufschaufel 10
dargestellt. Entlang einer Achse, die mit der Radialrichtung einer Gasturbine zusammenfällt,
in welcher die Turbinenlaufschaufel 10 eingebaut ist, umfasst diese von innen nach
außen gesehen einen Schaufelfuß 12, eine Plattform 14 und ein Schaufelblatt 16. Üblicherweise
werden derartige Turbinenlaufschaufeln 10 innen gekühlt. Mithin werden diese gewöhnlich
in einem Gussverfahren hergestellt, so dass sie insgesamt aus einem metallischen Grundwerkstoff
gebildet sind. Dieses weist eine von einem Heißgas S anströmbare Vorderkante 18 sowie
eine Hinterkante 20 auf. Dazwischen erstrecken sich eine Saugseitenwand 22 und eine
Druckseitenwand 24, welche in Querrichtung und somit in Radialrichtung R sich von
einem fußseitigen Ende 26 zu einem spitzenseitigen Ende 28 erstrecken. Letzteres bildet
gleichzeitig die Blattspitze 30, welche nicht zwingend eben ausgebildet sein muss.
Gemäß dem gezeigten ersten Ausführungsbeispiel ist die Blattspitze 30 mit einer Umrandung,
welche auch als Anstreifkante 32 bezeichnet wird, versehen. Auf einem Teil einer radial
nach außen weisenden Stirnfläche 33 der Anstreifkante 32 ist eine in Figur 1 nicht
weiter dargestellte Schneidschicht aufgebracht, die jedoch in den Figuren 2 und 3
im Detail zu sehen ist.
[0023] Die Figuren 2 bis 4 zeigen unterschiedliche Ausführungsbeispiele von Turbinenschaufel-Blattspitzen
30 im Längsschnitt entsprechend der Schnittlinie II-II, wobei zudem eine mit einer
Einlaufschicht 13 versehene Gehäusewand 11 ausschnittsweise dargestellt ist. Eine
Rotationsachse eines Rotors einer Turbine, in welcher die Turbinenlaufschaufel 10
zu Anwendung vorgesehen ist, ist mit A bezeichnet, die Rotationsrichtung des Rotors
mit D. Gemäß dem in Fig. 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel weist das Schaufelblatt
16 sowohl saugseitig eine Anstreifkante 32s als auch druckseitig eine Anstreifkante
32d auf. Beide Anstreifkanten 32 sind derartig auf der Blattspitze 30 angeordnet,
dass ihre seitlich nach außen weisenden Seitenflächen 35 jeweils stufenlos mit den
Flächen der Saugseitenwand 22 bzw. Druckseitenwand 24 ineinander übergehen. Mithin
stellen diese Seitenflächen 35 der Anstreifkanten 32s, 32d Teile der Saugseitenwand
22 und Teile der Druckseitenwand 24 dar, weswegen diese ebenso wie das originäre Schaufelblatt
16 mit einer Haftvermittlerschicht 40 und einer Wärmedämmschicht 42 überzogen sind.
Auf der nach außen weisenden Stirnfläche 33 ist eine Schneidschicht 36 aufgebracht,
die ihrerseits wiederum eine nach außen weisende Schneidfläche 37 aufweist. Die Stirnfläche
33 der saugseitigen Anstreifkante 32s ist auf einem Radius R2 angeordnet, welcher
größer ist als der Radius R1 der radial äußeren Kante 23 der Druckseitenwand 24. In
diesem Ausführungsbeispiel fällt die radial äußere Kante 23 der Druckseitenwand 24
mit der radial äußerste Kante der druckseitigen Anstreifkante 32d zusammen, da letztere
schneidschichtfrei ist oder weniger weit radial hervorsteht als die saugseitige Anstreifkante
32s. Die Radien R1, R2 beziehen sich auf eine Rotationsachse A und sind in einer Ebene
zu ermitteln, welche normal zur Rotationsachse der Turbine ist. Diese Ebene fällt
somit mit der Blattebene der Zeichnung zusammen. Anstelle der Radien R1 und R2 lassen
sich in analoger Weise nicht weiter dargestellte Abstände in der gleichen Ebene ermitteln.
Diese beziehen sich dann nicht auf die Rotationsachse, sondern auf eine Unterseite
15 des Schaufelfußes 12, insbesondere auf dessen Mitte.
[0024] Figur 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Blattspitze 30. Im Unterschied
zum ersten Ausführungsbeispiel weist diese Turbinenlaufschaufel 10 lediglich eine
einzige Anstreifkante 32 auf, die saugseitig vorgesehen ist; die druckseitige Anstreifkante
des ersten Ausführungsbeispiels ist ersatzlos weggefallen. Auch hier ist die nach
außen weisende Schneidfläche 37 der Schneidschicht 36 auf einem Radius R2 angeordnet,
welcher größer ist als der Radius R1 der radial äußeren Kante 23 der Druckseitenwand
24.
[0025] Figur 4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer Blattspitze 30. Im Unterschied
zum zweiten Ausführungsbeispiel ist die einzige Anstreifkante 32 nicht saugseitig,
sondern mittig zwischen der Saugseitenwand 22 und der Druckseitenwand 24 angeordnet.
Auch hier ist die nach außen weisende Schneidfläche 37 der Schneidschicht 36 auf einem
Radius R2 angeordnet, welcher größer ist als der Radius R1 der radial äußeren Kante
23 der Druckseitenwand 24.
[0026] Figur 5 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel einer Blattspitze 30. Im Unterschied
zum zweiten Ausführungsbeispiel ist die Stirnfläche 33 der Anstreifkante 32d nicht
senkrecht zur Radialrichtung. Im Längsschnitt betrachtet ist die in der Ebene der
Stirnfläche 33 liegende Schnittlinie zur Druckseitenwand 24 hin abfallend geneigt,
so dass die Stirnfläche 33 dort auf einem kleineren Radius (23) endet als ihr gegenüberliegendes
voreilendes Ende. Auch diese Variante schützt die Schicht 40, 42 vor einer sie spitzenseitig
ggf. zerstörenden Zugbelastung.
[0027] In jedem der gezeigten Ausführungsbeispielen ist das Schaufelblatt 16 jeweils sowohl
saugseitig als auch druckseitig großflächig zuerst von einer Haftvermittlerschicht
40 überzogen, die ihrerseits wiederrum durch eine keramische Wärmedämmschicht 42 abgedeckt
ist. Es ist dabei möglich, dass ein restlicher Teil 39 der radial nach außen weisenden
Fläche der Blattspitze 30 auch mit der Haftvermittlerschicht 40 und/oder der Wärmedämmschicht
42 überzogen ist.
[0028] Die zur Druckseite weisende Seitenfläche 35 der Anstreifkante 32 ist mithin zur Druckseitenwand
24 derartig versetzt angeordnet, dass bei bestimmungsgemäßen Gebrauch der Turbinenlaufschaufel
10 im Rotor einer Turbine in Bezug auf die Rotationsrichtung D die Anstreifkanten-Seitenfläche
35 der Druckseitenwand 22 vorauseilt.
[0029] Allen Ausführungsbeispielen ist gemein, dass die beiden Schichten 40, 42 nicht direkt
an die Schneidschicht 36 angrenzen und diese berühren, sondern von dieser getrennt
sind. Dies gilt insbesondere für die beiden ersten Ausführungsbeispiele, bei denen
die Schneidschicht 36 auch saugseitig an einer radial äußersten Kante 25 der Anstreifkante
32 in Kontakt mit den Schichten 40, 42 gelangen könnte, was aber durch einen hinreichend
große Lücke vermieden wird. Die Schneidschicht 36 hat somit keinen unmittelbaren Einfluss
auf die Schichten 40, 42 des Schaufelblatts 16, weder saugseitig noch druckseitig.
Dies erhält die Lebensdauer der Turbinenlaufschaufel 10 selbst bei Reibkontakt mit
der Einlaufschicht 13 oder gar bei Verlust der Schneidschicht 36 aufrecht.
[0030] Insgesamt betrifft die Erfindung eine Turbinenlaufschaufel 10 für eine Gasturbine
mit einem Schaufelblatt 16 umfassend eine von einem Heißgas S anströmbare Vorderkante
18, von der aus sich eine Saugseitenwand 22 und eine Druckseitenwand 24 zu einer Hinterkante
20 des Schaufelblatts 16 erstrecken, wobei das Schaufelblatt 16 in einer sich dazu
quer erstreckenden Radialrichtung R von einem fußseitigen Ende 26 zu einem eine Blattspitze
30 bildenden spitzenseitigen Ende 28 erstreckt und wobei an der radial nach außen
weisenden Fläche der Blattspitze 30 eine erste Schneidschicht 36 aufgebracht ist.
Um eine Turbinenlaufschaufel 10 bereitzustellen, welche eine verbesserte Lebensdauer
aufweist, wird vorgeschlagen, dass die die Schneidschicht 36 aufweisende Stirnfläche
33 auf einem größeren Radius R2 angeordnet ist als eine radial äußerste Kante 23 der
Druckseitenwand 24.
1. Turbinenlaufschaufel (10) für eine Gasturbine,
mit einem Schaufelblatt (16) umfassend eine von einem Heißgas anströmbare Vorderkante
(18), von der aus sich eine Saugseitenwand (22) und eine Druckseitenwand (24) zu einer
Hinterkante (20) des Schaufelblatts (16) erstrecken,
wobei das Schaufelblatt (16) in einer sich dazu quer erstreckenden Radialrichtung
von einem fußseitigen Ende (26) zu einem eine Blattspitze (30) bildenden spitzenseitigen
Ende (28) erstreckt, und
wobei die Blattspitze (30) zumindest eine Anstreifkante (32) mit einer radial nach
außen weisende Stirnfläche (33) aufweist, auf welcher Stirnfläche (33) eine Schneidschicht
(36) aufgebracht ist und
wobei zumindest auf der Druckseitenwand (24) des Schaufelblatts (16) zumindest eine
Schicht (40, 42) aufgebracht ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die die Schneidschicht (36) aufweisende Stirnfläche (33) auf einem größeren Radius
angeordnet ist als eine radial äußerste Kante (23) der Druckseitenwand (24).
2. Turbinenlaufschaufel (10) nach Anspruch 1,
bei der die zumindest eine Anstreifkante (32) saugseitig auf der Blattspitze (30)
oder mittig zwischen Saugseitenwand (22) und Druckseitenwand (24) angeordnet ist.
3. Turbinenlaufschaufel (10) nach Anspruch 1 bzw. 2,
bei der an der Blattspitze (30) zumindest zwei Anstreifkanten (32s, 32d) vorgesehen
sind, von denen eine erste saugseitig (32s) und eine zweite davon druckseitig (32d)
angeordnet ist, wobei die zur Druckseite des Schaufelblatts (16) weisende Seitenfläche
der ersten Anstreifkante (32s) und die Fläche der Druckseitenwand (24) stufenlos ineinander
übergehen,
wobei die erste Anstreifkante (32s) eine in Radialrichtung erfassbare Höhe aufweist,
welche geringer ist als die Höhe der zweiten Anstreifkante.
4. Turbinenlaufschaufel (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
bei der die nach außen weisende Stirnfläche (33) der zumindest einen, die Schneidschicht
(36) aufweisenden Anstreifkante (32) zur Druckseitenwand (24) hin abfallend geneigt
ist.
5. Turbinenlaufschaufel (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
bei der die zumindest eine Schicht als keramische Wärmedämmschicht (42) ausgestaltet
ist.
6. Turbinenlaufschaufel (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
bei der die zumindest eine Schicht zumindest zwei Schichten umfasst, von denen eine
zuerst aufgetragene Schicht als Haftvermittlerschicht (40) und eine darüber aufgetragene
Schicht als eine keramische Wärmedämmschicht (42) ausgestaltet ist.
7. Turbinenlaufschaufel (10) nach Anspruch 5 oder 6,
bei der die keramische Wärmedämmschicht (42) des Schaufelblatts (16) von auf der die
Schneidschicht (36) aufweisenden Anstreifkante (42) oder
von auf der Blattspitze aufgebrachten Schichten (40, 42) getrennt ist.
8. Turbinenlaufschaufel (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
bei der die Schneidschicht (36) Hartpartikel, insbesondere aus kubischem und/oder
hexagonalem Bornitrid, und MAX-Phasen enthält.