(19)
(11) EP 1 124 038 A1

(12) EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG

(43) Veröffentlichungstag:
16.08.2001  Patentblatt  2001/33

(21) Anmeldenummer: 00102717.6

(22) Anmeldetag:  09.02.2000
(51) Internationale Patentklassifikation (IPC)7F01D 11/00, F01D 5/30
(84) Benannte Vertragsstaaten:
AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE
Benannte Erstreckungsstaaten:
AL LT LV MK RO SI

(71) Anmelder: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT
80333 München (DE)

(72) Erfinder:
  • Tiemann, Peter, Dipl.-Ing.
    58452 Witten (DE)
  • Strassberger, Michael, Dr.-Ing.
    44879 Bochum (DE)

   


(54) Turbinenschaufelanordnung


(57) Um eine Turbinenschaufelanordnung, mit Lauf schaufeln (4), die jeweils einen Schaufelfuß (8) aufweisen, der radial formschlüssig in jeweils eine Nut (9) des Außenumfang (2) der Turbinenscheibe (3) einsetzbar ist, und die jeweils ein Schaufelprofil (5) haben, das an einem scheibenseitigen Endbereich (6) seitlich eine Plattform hat, so auszubilden, daß sie eine Verlängerung der Laufschaufelprofile ermöglicht, ist zumindest ein Teil (10) der Plattform mittels einer von dem Schaufelfuß (8) unabhängigen Halterung (11) mit der Turbinenscheibe (3) verbunden.




Beschreibung


[0001] Die Erfindung betrifft eine Turbinenschaufelanordnung mit in vorbestimmten Abständen über einen Außenumfang einer Turbinenscheibe angeordneten Lauf schaufeln, die jeweils einen Schaufelfuß aufweisen, der radial formschlüssig in jeweils eine Nut des Außenumfangs der Turbinenscheibe einsetzbar ist, und die jeweils ein Schaufelprofil haben, das an einem scheibenseitigen Endbereich seitlich eine Plattform hat.

[0002] Zur Erhöhung des Wirkungsgrads beziehungsweise der Turbinenleistung und damit des Wirkungsquerschnitts von Turbinen werden üblicherweise die Schaufelprofile der Turbinenlaufschaufeln verlängert, um hierdurch eine bessere Ausnutzung des vorbeiströmenden heißen Arbeitsfluids beziehungsweise mehr Leistung zu erreichen. Diese Verlängerung des Schaufelprofils ist jedoch durch mehrere Parameter begrenzt.

[0003] Durch die verlängerten Schaufelprofile und die hierdurch vergrößerte bewegte Masse wird insbesondere ein Nabenbereich der Turbinenscheibe durch die angreifende Fliehkraft stark belastet. Dem wird durch Erhöhung der tragenden Fläche im Nabenbereich mittels axialer Verlängerung der Scheibe zu begegnen versucht. Diese Verlängerungsmöglichkeit ist jedoch begrenzt. Durch vergrößerte Schaufelprofile wird nicht nur die Nabe stärker belastet, sondern auch der Bereich, in dem die Turbinenschaufeln mit ihren Füßen in Nuten des Außenumfangs der Turbinenscheibe eingesetzt sind. Eine Verlängerung der Schaufelprofile könnte auch in Richtung der Scheibennabe erfolgen. Hierdurch würde jedoch der Abstand der Nuten des Außenumfangs geringer und somit würde der Scheibenbereich zwischen ihnen und insbesondere die nabennächsten Nutenbereiche, als Fußschnitt bezeichnet, noch stärker belastet. Diese Belastung ist jedoch zur Zeit nahezu ausgereizt und fast nicht mehr erhöhbar, ohne eine Schädigung der Turbinenscheibe zu riskieren.

[0004] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Turbinenschaufelanordnung zu schaffen, die eine Verlängerung der Laufschaufelprofile ermöglicht, ohne oder mit einer lediglich geringfügigen Erhöhung der lokalen Belastungen von Nuten der Turbinenscheibe beziehungsweise von Laufschaufelfüßen.

[0005] Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zumindest ein Teil der Plattform mittels einer von dem Schaufelfuß unabhängigen Halterung mit der Turbinenscheibe verbunden ist. Durch die Verbindung der Plattform mit der Turbinenscheibe wird zumindest ein Teil der Fliehkraftbelastung durch die sich mit der Turbinenscheibe drehenden Laufschaufeln von der Halterung an die Turbinenscheibe an zwischen den Fußbereichen liegende Bereiche weitergeleitet. Zumindest ein Teil der Fliehkraftbelastung muß somit nicht von dem Schaufelfuß bzw. der Nut, in die der Fuß eingesetzt ist, aufgenommen und an die Turbinenscheibe weitergegeben werden. Durch die Lastumverteilung wird die Belastung somit gleichmäßiger in die Turbinenscheibe eingeleitet und die Füße der Laufschaufeln und die Nuten, in die die Füße eingeschoben sind, werden von Spannungsüberhöhungen entlastet, die die Festigkeit der Bereiche beeinträchtigen. Dies ist insbesondere im Bereich des als Kreis um die Nabe gedachten, durch die untersten Nutenbereiche verlaufenden Fußschnitts wichtig, da in den untersten Nutenbereichen die größten Spannungsüberhöhungen auftreten. Zudem ist es möglich, Übergangsbereiche zwischen Plattform und Schaufel wesentlich weniger dick und massiv auszubilden, da die bei einer üblichen Schaufel durch eine ausladende, an der Schaufel befestigte Plattform in diesem Bereich auftretenden Hebelkräfte durch den Einsatz der Halterung vollständig abgefangen werden. Durch die schmale Ausbildung ergibt sich zusätzlich eine weitere Gewichtseinsparung. Die Profile der Laufschaufeln können somit ohne oder - je nach Stärke der Verlängung - mit einer lediglich geringfügigen Erhöhung der lokalen Belastungen von Scheibennuten beziehungsweise Laufschaufelfüßen verlängert werden. Somit kann der Wirkungsgrad der Turbine, ohne einen nachteiligen Einfluß auf die Festigkeit der Scheibe und der Schaufeln erhöht werden.

[0006] Wenn das durch die Halterung mit der Turbinenscheibe verbundene Plattformteil separat von der Laufschaufel ausgebildet ist, übernimmt die Halterung die gesamte Fliehkraftbelastung durch das Plattformteil. Die Nut wird damit nicht mehr belastet. Durch die vollständige Trennung der Massen des Plattformteils und der Laufschaufeln mit Schaufelprofil und Schaufelfuß werden die angreifenden Fliehkräfte getrennt durch die jeweilige Verbindung mit der Turbinenscheibe aufgenommen. Halterung und Fuß müssen somit jeweils nur einen kleineren Teil der Gesamtfliehkraftbelastung weiterleiten. In dem Bereich, in dem das Plattformteil von der Schaufel abgetrennt ist, also an Kanten, ist eine weniger massive Ausbildung der Schaufel und des Plattformteils möglich, als bei einer einteiligen, nicht zusätzlich mit der Turbinenscheibe verbundenen Schaufel, da nicht zusätzlich noch das Gewicht der Plattform mitgetragen werden muß. Auf diese Weise wird somit das Gesamtgewicht der Schaufel einmal durch das Abtrennen der Plattform und zudem durch die weniger massive Ausbildung an den Kanten verringert. Der Fuß und die Nut müssen somit noch weniger Gewicht tragen. Zudem geraten die Schaufeln mit den Schaufelprofilen und die separat befestigten Plattformteile nicht so leicht in für die Schaufelbefestigung kritische Schwingungen beziehungsweise die Schwingungen lassen sich leichter dämpfen, als im Fall einer einteiligen Ausbildung der Schaufel. Zudem sind die Schaufel und das Plattformteil getrennt mit einem wesentlich geringeren Aufwand herzustellen. Insbesondere beim Gießen der Schaufel ist das Herstellen der Gießform und die exakte Gießausführung vereinfacht, da die Turbinenschaufel ohne die angeformte Plattform nahezu keinen auskragenden Bestandteil mehr aufweist. Das isolierte Plattformteil besitzt eine einfache geometrische Form, im allgemeinen plattenförmig und ist somit mit einem geringen Aufwand herstellbar. Darüber hinaus können für die Schaufel und das Plattformteil unterschiedliche Materialien eingesetzt werden. Hierdurch können, bei Verwendung einer leichteren Legierung, Gewicht sowie gegebenenfalls Material- und Bearbeitungskosten eingespart werden.

[0007] Eine gleichmäßige Verteilung der angreifenden Fliehkräfte über den Umfang der Turbinenscheibe wird dadurch erreicht, daß ein einstückiges Plattformteil als Plattformteil zweier benachbarter Laufschaufeln eingesetzt ist und die Halterung annähernd in der Mitte zwischen den zwei benachbarten Laufschaufeln angeordnet ist. Die Spannungsspitzen, die insbesondere unterhalb der untersten Verzahnung der Nut durch die hohe Fliehkraftbelastung entstehen, werden hierdurch stark reduziert. Dadurch, daß zwischen zwei Lauf schaufeln ein einstückiges Plattformteil mit der Turbinenscheibe verbunden ist, wird die Anzahl der benötigten Plattformteile und Halterungen für die Plattformteile auf jeweils ein Plattformteil und eine Halterung zwischen jeweils zwei benachbarten Laufschaufeln gesenkt.

[0008] Ein größtmöglicher Flächenanteil des Plattformteils wird dadurch erreicht, daß das Plattformteil zwischen den Endbereichen zweier benachbarter Schaufelprofile so eingesetzt ist, daß es die Plattformen praktisch vollständig ersetzt. Nahezu die gesamten Plattformmassen werden somit durch die Halterung getragen und belasten weder die Füße noch die Nuten, in die die Füße eingeschoben sind. Es wird somit eine optimale Massenverteilung auf Fuß und Halterung erreicht. In den Trennbereichen, in denen Plattformteil und Schaufel benachbart sind, wird gegenüber einer einteiligen Ausbildung viel Material und somit Gewicht eingespart, da es nicht mehr notwendig ist, die durch das großen Plattformteil auftretenden Hebelkräfte abzufangen. Eine große Materialeinsparung ist auch dadurch möglich, daß die den Schaufelprofilen benachbarten Kanten des Plattformteils an die Krümmung der Schaufelprofile angepaßt geformt sind. Zudem ist die Herstellung vereinfacht, da jetzt eine schlanke Form der Schaufel auch im Übergangsbereich zwischen Fuß und Profil vorliegt, die wesentlich einfacher zu gießen ist.

[0009] Eine stabile und zugleich flexible Anpassung der Halterung an das Plattformteil und die Turbinenscheibe ist dadurch gegeben, daß die Halterung aus zumindest einer Paarung von ineinander eingreifenden Haltepartnern besteht, wobei zumindest ein einen Haltepartner aufweisendes Verbindungselement separat vom Plattformteil und von der Turbinenscheibe ausgebildet ist. Das Plattformteil kann durch die separate Ausbildung des Haltepartners mit verschiedenen Methoden und leicht austauschbar an die Turbinenscheibe angebracht werden. Darüber hinaus sind auf diese Weise verschiedene Materialkombinationen zwischen den Teilen möglich. Insbesondere kann das Material eines separat ausgebildeten Plattformteils und des separat ausgebildeten Haltepartners, wie auch der Turbinenscheibe und der Schaufel unterschiedlich sein und unter Berücksichtigung der jeweiligen Aufforderungen und Belastungen kostenoptimiert ausgewählt werden.

[0010] Wenn der Haltepartner mittels Fliehkraftbelastungen widerstehender Formschlußmittel mit der Turbinenscheibe und dem Plattformteil verbunden ist, läßt sich eine derartige Halterung beispielsweise für Reparaturzwecke leicht lösen und kann nachher ohne Funktionseinschränkung wiederverwendet werden.

[0011] Die Halterung läßt sich leicht ein- und auch bei einem eventuellen Korrosionsangriff mit geringem Aufwand wieder ausbauen, wenn der Haltepartner mit dem Plattformteil und mit der Turbinenscheibe mit einem Spiel verbunden ist. Zugleich ist die Halterung bei einem Kräfteangriff aus unterschiedlichen Richtungen beziehungsweise einer wechselstarken Kraft besser dazu geeignet, flexibel zu reagieren und sich in die entsprechende Kraftrichtung leichter einzustellen, wodurch Beschädigungen der Halterung und der damit verbundenen Formschlußmittel sowie des Plattformteils und der Turbinenscheibe vermieden werden.

[0012] Eine einfache Anbringung ist dadurch gegeben, daß ein Haltepartner über eine Kupplungslänge geradlinig verläuft und einen schienenartigen Querschnitt aufweist und der andere Haltepartner der Paarung zum ersten Haltepartner geradlinig parallel verläuft und einen den schienenartigen Querschnitt des ersten Haltepartners unter Formschluß umfassenden Querschnitt aufweist. Durch die schienenartige Ausbildung der Haltepartner über die gesamte Kupplungslänge sind große Auflage- und Kontaktflächen gegeben und somit eine gute Kraftverteilung über den gesamten Bereich der Kupplung. Lokale Spannungsspitzen aufgrund der angreifenden Fliehkräfte werden somit vermindert. Insbesondere bei einer gekrümmten Ausbildung des Plattformteils sitzt das Plattformteil durch den schienenartigen Haltepartner sehr zuverlässig auf der Turbinenscheibe.

[0013] Ein sicherer Halt ist gegeben, wenn ein schienenartiger Haltepartner mit dem Plattformteil und ein schienenartiger Haltepartner mit der Turbinenscheibe verbunden ist und beide Haltepartner durch ein Verbindungselement mit zwei Haltepartnern verbunden sind, wobei das Verbindungselement einen die schienenförmigen Querschnitte formschlüssig umgreifenden H-förmigen Querschnitt aufweist. Die Haltepartner sind auf einem großen Bereich formschlüssig miteinander verbunden. Die Verbindung ist einfach herzustellen und leicht wieder lösbar. Aufgrund der schienenartigen Ausbildungen der Haltepartner kann das Verbindungselement mit dem H-förmigen Querschnitt leicht zwischen Plattformteil und Turbinenscheibe eingeschoben und herausgezogen werden. Da kein Haltepartner eine komplexe Form aufweist, sind sie mit geringem Aufwand und kostengünstig herstellbar.

[0014] Eine sehr stabile Halterung ist gegeben, wenn sie so aufgebaut ist, daß die Turbinenscheibe einen schienenartigen Haltepartner aufweist und das Plattformteil einen schienenumfassenden Haltepartner aufweist und die beiden durch ein Verbindungselement verbunden sind, das einen schienenumfassenden Haltepartner und einen schienenartigen Haltepartner hat.

[0015] In den Figuren sind Ausführungsbeispiele der Erfindung gegeben. Es zeigen:

Fig.1 eine perspektivische, schematische Ansicht einer Turbinenschaufelanordnung mit einer Halterung,

Fig.2 ein Verbindungselement,

Fig.3 eine Seitenansicht einer Halterung und

Fig.4 eine schematische Kräfteverteilung, dargestellt in einer Seitenansicht der Turbinenschaufelanordnung.



[0016] Fig.1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Turbinenschaufelanordnung. Mit einem die Turbine durchströmenden, heißen Arbeitsfluid, insbesondere Heißgas bei einer Gasturbine, das gegen ein Schaufelprofil 5 strömt, wird eine Turbinenscheibe 3 mit Lauf schaufeln 4 angetrieben, sich um eine Turbinenachse 24 zu drehen. Die Laufschaufeln 4 sind mit tannenbaumartig ausgebildeten Füßen 8 in Nuten 9 mit einem Abstand 1 im Außenumfang 2 der Turbinenscheibe 3 durch seitliches Einschieben eingesetzt. Durch Drehbewegungen der Turbinenscheibe 3 werden die Laufschaufeln 4 von einer nach außen gerichtete Fliehkraft belastet. Diese Fliehkraft nehmen der Fuß 8 der Laufschaufel 4 sowie die Klauen 25 der Turbinenscheibe 3 durch verschiedene Zähne 17, 18, 19, 21, 22, 23, die am Fuß 8 tannenbaumartig geformt sind und ihre korrespondierenden Anformungen in der Klaue 25 finden, auf. Beispielhaft sind die untersten Fußzähne 17 auf beiden Seiten des Fußes 8 dargestellt, die durch die untersten Klauenzähne 21 der Klauen 25 gehalten werden, sowie mittlere Fußzähne 18 wiederum auf beiden Seiten des Fußes 8, die korrespondierende mittlere Klauenzähne 22 hintergreifen, sowie oberste Fußzähne 19, die sich am nächsten an der Oberfläche der Turbinenscheibe 3 befinden und oberste Klauenzähne 23 hintergreifen. Der Fuß 8 wird ausgehend vom unteren Fußzahn 17 bis zum obersten Fußzahn 19 in seinem Durchmesser 26 immer stärker. Auf diese Weise können die durch die Drehung der Scheibe 3 und der daran angebrachten Lauf schaufeln 4 entstehenden Fliehkräfte abgefangen werden.

[0017] Bei sehr langen Laufschaufeln 4 stellen jedoch die untersten Fußzähne 17 aufnehmende Ausnehmungen 17' in der Klaue 25 aufgrund der starken dort angreifenden lokalen Kräfte insbesondere im Bereich eines Fußschnitts 33 entlang der untersten Enden der Nuten 9 eine Begrenzung für eine Vergrößerung der Laufschaufeln 4 dar. Dem wird begegnet, indem ein Teil 10 der Plattform durch eine Halterung 11 mit der Turbinenscheibe 3 einer Fliehkraftbeanspruchung widerstehend verbunden ist. Eine Plattform, wie auch das hier vorliegende Plattformteil 10, dient allgemein dazu, den Fußbereich gegen ein Aufheizen durch vorbeiströmendes Arbeitsfluid, insbesondere Heißgas zu schützen.

[0018] Das Plattformteil 10 ist separat zwischen jeweils zwei Laufschaufeln 4 eingesetzt. Die Halterung 11 besteht in diesem Fall aus zwei schienenartigen Haltepartnern 31 und einem Verbindungselement 32. Die schienenartigen Haltepartner 31 sind jeweils am Außenumfang 2 der Turbinenscheibe 3 vorzugsweise in der Mitte zwischen zwei Nuten 9 für die Schaufelfüße 8 nahezu auf halbem Abstand 1 sowie an dem Plattformteil 10 auf der der Turbinenscheibe 3 zugewandten Unterseite 28 angebracht. Beide schienenartigen Haltepartner 31 liegen parallel zueinander und in radialer Richtung fluchtend übereinander. Verbunden sind sie durch das einen H-förmigen Querschnitt aufweisende Verbindungselement 32 mit Haltepartnern 30, die aus abgerundeten Ausnehmungen 13 bestehen, in die die Haltepartner 31 eingeschoben werden.

[0019] Die genannten Elemente können aus unterschiedlichen, abgestimmen Materialien, insbesondere aus einem anderen Material als die Turbinenscheibe 3 hergestellt sein, beispielsweise um Kosten zu sparen. Vorzugsweise sind die Haltepartner 30, 31 sowie das Verbindungselement 32 einstückig ausgebildet, damit die starken angreifenden Kräfte keinen Ansatzpunkt für Schädigungen finden. Die Turbinenscheibe besteht aus Gründen der Haltbarkeit und Festigkeit aus speziellen, gehärteten Legierungen, die lediglich in eingeschränktem Umfang geschliffen und spanabhebend bearbeitet werden können. Insbesondere ist jedoch auch eine einstückige Herstellung des geradlinig verlaufenden, schienenartigen Haltepartners 31 mit der Turbinenscheibe 3, möglich. Dies verbessert den Halt des Haltepartners 31 an der Turbinenscheibe 3. Angriffsstellen für Schädigungen aufgrund der Fliehkraftbelastungsind dadurch verringert.

[0020] Das Plattformteil 10 weist an seinen beiden längeren Kanten 20 eine Krümmung 15 auf. Die Krümmungen der beidseitigen anten 20 müssen jedoch nicht notwendigerweise übereinstimmen. Sie können je nach Form des Turbinenschaufelprofilquerschnitts angepaßt ausgewählt werden. Eine entsprechende Krümmung 15 findet sich an den radiusbehafteten Längsabschnittskanten 29 eines Querschnitts der Schaufelprofile 5 im Endbereich 6 der Lauf schaufeln 4. Auf diese Weise wird auch bei dem gekrümmten Verlauf der Kanten 29 ein bezüglich der Querschnittsfläche des Schaufelprofils 5 im Endbereich 6 optimierter Flächenanteil des Plattformteils 10 erreicht. Dies entlastet den Nutenbereich wesentlich.

[0021] Zwischen dem Plattformteil 10 und dem Rest der Laufschaufel 4 befinden sich zwischen der gekrümmten Kante 29 und einer entsprechenden Kante 20 des Plattformteil 10 ein Spalt. Die unteren, scheibenseitigen Enden der Spalte sind an beiden Kanten 20, 29 leicht angeschrägt. Hierein werden an der Unterseite 28 des Plattformteils 10 Dämpfungsdrähte 16 gelegt. Im Stillstand der Turbinenscheibe 3 werden die Dämpfungsdrähte 16 durch mehrere Befestigungsnoppen 50 in Position gehalten, wie in Fig. 4 dargestellt. Bei Fliehkraftbelastung dichten die Dämpfungsdrähte 16 einen Zwischenraum zwischen Plattform und Turbinenscheibe gegen Eindringen von Heißgasen durch den Spalt ab. Zugleich dämpfen die Dämpfungsdrähte 16 Schwingungen im Bereich der Schaufel. Die Dämpfungsdrähte 16 folgen der Krümmung 15 des Plattformteils 10 und der Laufschaufel 4. Zum leichteren Einsetzen der Dämpfungsdrähte 16 werden diese vorgebogen. Zudem weisen die Kanten 20, 29 vorzugsweise eine entsprechende, konstante Krümmung 15 auf, so daß die vorher mit einem der Krümmung 15 entsprechenden Biegeradius versehenen Dämpfungsdrähte 16 leicht eingeschoben werden können. Nach dem Einsetzen aller Elemente werden an Stirnseiten der Turbinenscheibe 3 axiale Dichtplatten 27 gesetzt, die vorzugsweise nahezu den größten Teil des stirnseitigen Scheibenbereichs von Fußoberkante bis Unterkante der Plattform überdecken. Dadurch wird ein seitliches Eindringen von Arbeitsfluid, insbesondere Heißgas, unter die Plattformen bzw. die Plattformteile 10 oder an die Füße verhindert, was dort sonst zu starken Schäden führen würde.

[0022] Fig.2 zeigt ein Verbindungselement 32 mit H-förmigem Querschnitt. Die die beiden Höfe des H bildenden Haltepartner 30, Fig.1, verlaufen vorzugsweise geradlinig und in Form von auf einfache Weise abgerundeten Ausnehmungen 13 im Kupplungsbereich 14, was die Herstellung der Elemente vereinfacht. Das Verbindungselement 32 weist über seinen gesamten Querschnitt dieselbe Form und Dimensionen auf. Auf diese Weise kann es von beiden Turbinenscheibenseiten aus eingesetzt werden.

[0023] Fig.3 zeigt eine weitere Halterung, aufgebaut aus zwei Paarungen von Haltepartnern 30, 31. In diesem Fall weist das Plattformteil 10 einen schienenformumgreifenden Haltepartner 30 auf, während die Turbinenscheibe 3 wie auch im ersten Beispiel einen schienenartigen Haltepartner 31 hat. Das Verbindungselement 32 besitzt nun jeweils einen schienenartigen Haltepartner 31 und einen schienenumgreifenden Haltepartner 30. Das Verbindungselement 32 kann leicht zwischen Plattformteil 10 und Turbinenscheibe 3 eingeschoben werden.

[0024] Fig.4 zeigt eine Kräfteverteilung, die aufgrund der Fliehkraftbelastung innerhalb einer Turbinenscheibe 3 und der eingesetzten Laufschaufeln 4 entsteht, bei denen die erfindungsgemäße Halterungstechnik eingesetzt ist. Die maximalen Kerbspannungen zeigen sich im Klauenbereich insbesondere unterhalb der Klauenzähne 21 im Bereich der Ausnehmungen 17', siehe Fig.1. Ein wesentlicher Teil der Fliehkraftbelastung wird über die Halterung 11 direkt in die Turbinenscheibe 3 weitergeleitet und belastet die Klauenausnehmungen 17' nicht. Durch den Einsatz der Halterung 11 zeigen mittlere Spannungen und die Spannungsspitzen in den engsten Querschnitten bzw. Radien der Zähne im Klauenbereich Spannungswerte, die sich weit unterhalb bisher erreichbarer Werte bewegen. Durch die belastungsoptimierte Aufteilung von Funktionsbereichen der Turbinenschaufelanordnung wird die Kraftverteilung somit geglättet. Dies erlaubt eine insgesamt höhere Fliehkraftbelastung, die beispielsweise durch eine Verlängerung der Schaufelprofile zur Verbesserung des Wirkungsgrads entsteht. Diese Verlängerung kann sowohl nach außen zusammen mit einer Vergrößerung eines äußeren Turbinenaustrittsquerschnitts vorgenommen werden, wie auch nach innen in Richtung des Nabenbereichs der Turbinenscheibe.


Ansprüche

1. Turbinenschaufelanordnung mit in vorbestimmten Abständen (1) über einen Außenumfang (2) einer Turbinenscheibe (3) angeordneten Laufschaufeln (4), die jeweils einen Schaufelfuß (8) aufweisen, der radial formschlüssig in jeweils eine Nut (9) des Außenumfangs (2) der Turbinenscheibe (3) einsetzbar ist, und die jeweils ein Schaufelprofil (5) haben, das an einem scheibenseitigen Endbereich (6) seitlich eine Plattform hat, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil (10) der Plattform mittels einer von dem Schaufelfuß (8) unabhängigen Halterung (11) mit der Turbinenscheibe (3) verbunden ist.
 
2. Turbinenschaufelanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das durch die Halterung (11) mit der Turbinenscheibe (3) verbundene Plattformteil (10) separat von der Laufschaufel (4) ausgebildet ist.
 
3. Turbinenschaufelanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein einstückiges Plattformteil (10) als Plattformteil (10) zweier benachbarter Laufschaufeln (4) eingesetzt ist und die Halterung (11) annähernd in der Mitte zwischen den zwei benachbarten Lauf schaufeln (4) angeordnet ist.
 
4. Turbinenschaufelanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Plattformteil (10) zwischen den Endbereichen (6) der Schaufelprofile (5) zweier benachbarter Laufschaufeln (4) so eingesetzt ist, daß es die Plattformen praktisch vollständig ersetzt.
 
5. Turbinenschaufelanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (11) aus zumindest einer Paarung von ineinander eingreifenden Haltepartnern (30, 31) besteht, wobei zumindest ein einen Haltepartner (30, 31) aufweisendes Verbindungselement (32) separat vom Plattformteil (10) und von der Turbinenscheibe (3) ausgebildet ist.
 
6. Turbinenschaufelanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltepartner (30) mittels Fliehkraftbelastungen widerstehender Formschlußmittel mit der Turbinenscheibe (3) und dem Plattformteil (10) verbunden ist.
 
7. Turbinenschaufelanordnung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltepartner (30) mit dem Plattformteil (10) und mit der Turbinenscheibe (3) mit einem Spiel verbunden ist.
 
8. Turbinenschaufelanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Haltepartner (31) über eine Kupplungslänge (14) geradlinig verläuft und einen schienenartigen Querschnitt aufweist und der andere Haltepartner (30) der Paarung zum ersten Haltepartner (31) geradlinig parallel verläuft und einen den schienenartigen Querschnitt des ersten Haltepartners (31) unter Formschluß umfassenden Querschnitt aufweist.
 
9. Turbinenschaufelanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein schienenartiger Haltepartner (31) mit dem Plattformteil (10) und ein schienenartiger Haltepartner (31) mit der Turbinenscheibe (3) verbunden ist und beide Haltepartner (31) durch ein Verbindungselement (32) mit zwei Haltepartnern (30) verbunden sind, wobei das Verbindungselement (32) einen die schienenförmigen Querschnitte formschlüssig umgreifenden H-förmigen Querschnitt aufweist.
 
10. Turbinenschaufelanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbinenscheibe (3) einen schienenartigen Haltepartner (31) aufweist und das Plattformteil (10) einen schienenumfassenden Haltepartner (30) aufweist und die beiden durch ein Verbindungselement (32) verbunden sind, das einen schienenumfassenden Haltepartner (30) und einen schienenartigen Haltepartner (31) hat.
 




Zeichnung










Recherchenbericht