Turbinenschaufel

Abstract

 Turbinenschaufeln nach dem Stand der Technik weisen in einem Übergangsbereich zwischen Schaufelblattbereich und Plattform eine Materialanhäufung auf, die schwierig zu kühlen ist.
Eine erfindungsgemäße Turbinenschaufel (1) weist einen inneren Konturverlauf (31) auf, der dem Konturverlauf des äußeren Übergangsbereichs (19) angepasst ist, so dass im wesentlichen eine gleichmäßige Schaufelwanddicke (22) erreicht ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Turbinenschaufel gemäß dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Hohle Turbinenschaufeln, insbesondere Gasturbinenschaufeln, weisen im Bereich eines Übergangs vom Schaufelblattbereich zur Plattform eine belastungsmäßig und gusstechnisch notwendige Krümmung auf einer Aussenoberfläche auf, wobei es in diesem Übergang zu lokalen Massenanhäufungen kommt, die durch ein Kühlmedium im Innern schwerer kühlbar sind.

[0003] Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Turbinenschaufel aufzuzeigen, bei der der Übergangsbereich vom Schaufelblattbereich zur Plattform besser kühlbar ist.

[0004] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Turbinenschaufel mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Dabei wird im Inneren der Turbinenschaufel ein Konturverlauf eines Hohlraums oder eines inneren Kanals einem Konturverlauf des äußeren Übergangs in der Weise angepasst, dass eine im wesentlichen gleichmäßige Dicke entsteht.
In dem Unteranspruch ist eine vorteilhafte Weiterbildung gemäss Anspruch 1 aufgelistet.

[0005] Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den nachfolgenden Figuren dargestellt.

[0006] Es zeigen:

Figur 1 eine Turbinenschaufel nach dem Stand der Technik,

Figur 2, 3 eine erfindungsgemäße Turbinenschaufel und

Figur 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Turbinenschaufel.

[0007] Gleiche Bezugszeichen haben in den verschiedenen Figuren die gleiche Bedeutung.

[0008] Figur 1 zeigt in perspektivischer Ansicht eine Laufschaufel 1, die sich entlang einer Radialachse 4 erstreckt.
Die Laufschaufel 1 weist entlang der Radialachse 4 aufeinanderfolgend einen Befestigungsbereich 7, eine daran angrenzende Schaufelplattform 10 sowie einen Schaufelblattbereich 13 auf.
Im Befestigungsbereich 7 ist ein Schaufelfuß 16 ausgebildet, der zur Befestigung der Laufschaufel 1 an einer nicht dargestellten Welle einer ebenfalls nicht dargestellten Strömungsmaschine dient. Der Schaufelfuß 16 ist beispielsweise als Hammerkopf ausgestaltet. Andere Ausgestaltungen sind möglich. In den Bereichen 7, 10, 13 werden beispielsweise massive metallische Werkstoffe, insbesondere Kobalt- oder Nickelbasierte Superlegierungen verwendet.

[0009] Die Laufschaufel kann hierbei durch ein Gussverfahren, durch ein Schmiedeverfahren, durch ein Fräsverfahren oder Kombinationen daraus gefertigt sein.

[0010] Figur 2 zeigt einen Schnitt entlang der Radialachse 4 der Figur 1.
Die erfindungsgemäße Turbinenschaufel 1, insbesondere eine Gasturbinenschaufel, ist hier beispielsweise eine Laufschaufel 1, die im Inneren hohl ausgeführt ist, d.h. dass sie einen Hohlraum 25 oder zumindest einen Kanal 25, insbesondere einen Kühlkanal 25, aufweist.
Die Turbinenschaufel 1 weist daher eine Schaufelwanddicke 22 an einer Schaufelwand 40 auf, die in radialer Richtung variieren kann.

[0011] Fertigungsbedingt besteht zwischen dem Schaufelblattbereich 13 und der Plattform 10 ein Übergang 19, der auf einer äußeren Oberfläche 17 der Turbinenschaufel 1 abgerundet ist. Ein solcher abgerundeter Übergang 19 ist beispielsweise in Richtung der Radialachse 4 gesehen oberhalb und unterhalb der Schaufelplattform 10 und beispielsweise auch um die Radialachse umlaufend vorhanden.

[0012] Durch eine gestrichelte Linie 37 ist der übliche innere Konturverlauf im Hohlraum 25 oder in dem Kanal 25 nach dem Stand der Technik angedeutet. In diesem Bereich kommt es daher nach dem Stand der Technik zu einer wesentlich größeren Schaufelwanddicke als über oder unter dem Übergang 19, d.h. zu einer Materialanhäufung, die aufgrund der höheren Masse schwerer zu kühlen ist, so dass es zu einer lokalen Überhitzung kommen kann (hitzekritischer Bereich).

[0013] Erfindungsgemäß ist ein innerer Konturverlauf 31 im Bereich des Hohlraums 25 oder des Kanals 25 auf radialer Höhe (Radialachse 4) der Schaufelplattform 10 der Kontur des äußeren Übergangs 19 so angepasst, dass die Schaufelwanddicke 22 zwischen Schaufelblattbereich 13 und Schaufelfuß 16 zumindest im wesentlichen eine gleiche Schaufelwanddicke 22 aufweist.

[0014] Durch den dem äußeren Übergang 19 angepassten, d.h. annähernd äquidistanten inneren Konturverlauf 31 kommt es im Bereich des Hohlraums 25 oder des Kanals 25 zu einer Ausbuchtung 28 im Bereich der Schaufelplattform 10.

[0015] Figur 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Turbinenschaufel 1.
Die in Figur 3 dargestellte Turbinenschaufel 1 ist beispielsweise eine Leitschaufel, die an beiden radialen Enden eine Schaufelplattform 10 aufweist. An beiden Schaufelplattformen 10 ist ein Übergang 19 vorhanden, der im Inneren einen inneren Konturverlauf 31 des Hohlraums 25 oder des Kanals 25 vorgibt, wie schon in Figur 2 beschrieben.

[0016] Figur 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen ausgebildeten Turbinenschaufel 1.

[0017] Der abgerundete Übergang 19 ist beispielsweise nur oberhalb einer Axialebene 34 (senkrecht zur Radialachse 4) vorhanden und ist beispielsweise nur im oberen Bereich der Turbinenschaufel 1 vorhanden. Im unteren Bereich ist der Übergang zwischen Schaufelfluss 16 und Plattform 10 nahezu rechtwinkelig ausgeführt, da dort kein hitzekritischer Bereich vorhanden ist.

[0018] Der innere Konturverlauf 31 ist dennoch dem vom Schaufelfuss 16 in Richtung der Radialachse 4 gesehen oberen Konturverlauf im Bereich des Übergangs 19 angepasst, so dass eine nahezu gleichmäßige Schaufelwanddicke 22 erreicht ist.

Bezugszeichenliste

[0019] 

1

Turbinenschaufel

4

Radialachse

7

Befestigungsbereich

10

Schaufelplattform

13

Schaufelblattbereich

16

Schaufelfuß

17

äußere Oberfläche von 1

19

Übergang zwischen 10 und 13

22

Schaufelwanddicke

25

Hohlraumkanal

28

Einbuchtung

31

innerer Konturverlauf

34

Axialebene

37

bisheriger innerer Konturverlauf

40

Schaufelwand

Ansprüche

1. Turbinenschaufel,
mit einem Schaufelblattbereich,
mit einer Plattform,
mit einem einen äußeren Konturverlauf aufweisenden Übergang zwischen Schaufelblattbereich und Plattform,
mit einer Schaufelwand, die eine Schaufelwanddicke aufweist, wobei die Turbinenschaufel zumindest teilweise im Inneren hohl ausgeführt ist und
im Inneren an der Schaufelwand einen Konturverlauf aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
im Inneren der Konturverlauf (31) dem äußeren Konturverlauf des Übergangs (19) in der Weise angepasst ist,
dass zur Erzielung einer besseren Kühlbarkeit im Bereich des Übergangs (19) eine im wesentlichen gleichmäßige Schaufelwanddicke (22) vorhanden ist.

2. Turbinenschaufel nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Turbinenschaufel (1) eine Radialachse (4) aufweist, und dass der Übergang (19) radialumlaufend um die Radialachse (4) ausgebildet ist.

Zeichnung