(19)
(11) EP 2 243 574 A1

(12) EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG

(43) Veröffentlichungstag:
27.10.2010  Patentblatt  2010/43

(21) Anmeldenummer: 09005533.6

(22) Anmeldetag:  20.04.2009
(51) Internationale Patentklassifikation (IPC): 
B22C 9/04(2006.01)
B22C 9/10(2006.01)
F01D 5/08(2006.01)
B22C 9/08(2006.01)
B22D 23/00(2006.01)
F01D 5/18(2006.01)
(84) Benannte Vertragsstaaten:
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 SE SI SK TR
Benannte Erstreckungsstaaten:
AL BA RS

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

(72) Erfinder:
  • Ahmad, Fathi
    41564 Kaarst (DE)
  • Paul, Uwe, Dr.
    40882 Ratingen (DE)

   


(54) Giessvorrichtung zum Herstellen einer Turbinenlaufschaufel einer Gasturbine und Turbinenlaufschaufel


(57) Die Erfindung betrifft eine Gießvorrichtung (10) zum Herstellen einer Turbinenlaufschaufel (30) einer Gasturbine und eine damit hergestellte Turbinenlaufschaufel (30). Die Gießvorrichtung umfasst zumindest eine hohle Formschale (12), deren Zulauf und darin angeordnete Gusskerne (18) so zueinander ausgerichtet sind, dass ein in einen Hohlraum (14) der Formschale (12) einströmender heißer Gusswerkstoff nicht auf die Gusskerne (18) unmittelbar auftrifft. Damit werden sog. heißere Bereiche (Hot Spots) an Gusskernen (18) vermieden, die sich bisher nachteilig auf die Erstarrung des Gusswerkstoffs ausgewirkt haben. Insbesondere im Bereich des Schaufelfußes (32) der herzustellenden Turbinenlaufschaufel (30) kann somit eine verbesserte Erstarrung des Gusswerkstoffs erreicht werden, was Störung im Gefüge des erstarrten Gusswerkstoffs reduziert. Aufgrund der Verringerung bzw. der Vermeidung der Störungen wird Rissentstehung und Risswachstum im Bereich der schaufelfußseitigen Kühlkanalabschnitte vermieden, was die Lebensdauer der Turbinenlaufschaufel (30) erhöht.




Beschreibung


[0001] Gießvorrichtung zum Herstellen einer Turbinenlaufschaufel einer Gasturbine und Turbinenlaufschaufel

[0002] Die Erfindung betrifft eine Gießvorrichtung zum Herstellen einer Turbinenlaufschaufel einer Gasturbine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Turbinenlaufschaufel gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 6.

[0003] Gießvorrichtungen, auch Gussvorrichtungen genannt, zum Herstellen einer Turbinenlaufschaufel einer Gasturbine sind aus dem Stand der Technik längstens bekannt. Generell umfasst eine Gießvorrichtung mehrere traubenartig angeordnete Formschalen zum gleichzeitigen Abgießen mehrerer Turbinenlaufschaufeln. Jede Formschale ist dabei hohl ausgebildet, wobei der Hohlraum die Negativform der herzustellenden Turbinenlaufschaufel darstellt. Da Turbinenlaufschaufeln, insbesondere die Laufschaufeln vorderer Turbinenstufen, in der Regel gekühlt werden müssen, sind diese ebenfalls hohl ausgebildet. Durch die Hohlräume der Turbinenlaufschaufel kann im Betrieb ein Kühlmedium, zumeist Kühlluft, durchgeführt werden, damit die Turbinenlaufschaufeln eine besonders lange Lebensdauer aufweisen und nicht aufgrund der an ihr vorbeiströmenden Heißgasströmung vorzeitig einem thermisch bedingten Schaden erleiden. Die Zuführung von Kühlluft erfolgt dabei über im Schaufelfuß angeordnete Öffnungen, die mit dem Hohlraum oder den Hohlräumen der Laufschaufel in Strömungsverbindung stehen. Die Formschale zum Herstellen einer derartigen Turbinenlaufschaufel umfasst deswegen zumeist einen oder mehrere Gusskerne, die im Hohlraum der Gießvorrichtung angeordnet sind. Die Gusskerne hinterlassen nach ihrer Entfernung in der gegossenen Turbinenlaufschaufel die Hohlräume, durch welche das Kühlmittel beim Betrieb der Gasturbine strömt.

[0004] Weiter ist bekannt, dass die Gießvorrichtung zumindest einen Zulaufkanal, zumeist Speiser genannt, aufweist, durch den der Gusswerkstoffs in den Hohlraum der Formschale beim Gießen der Laufschaufel eingespeist werden kann. Folglich mündet der Zulaufkanal mit seiner Zulauföffnung in derjenigen Oberfläche, die den Hohlraum der Formschale begrenzt.

[0005] Es hat sich bei Turbinenlaufschaufeln herausgestellt, dass die Wände der im Schaufelfuß angeordneten Abschnitte der Kühlkanäle im Betrieb zu Rissentstehung und Risswachstum neigen. Diese Risse können die Lebensdauer der Turbinenlaufschaufel beeinträchtigen und ggf. verkürzen.

[0006] Aufgabe der Erfindung ist daher die Bereitstellung einer Turbinenlaufschaufel mit einer erhöhten Lebensdauer und die Bereitstellung einer Gießvorrichtung zum Herstellen einer solchen Turbinenlaufschaufel.

[0007] Die auf die Gießvorrichtung gerichtete Aufgabe wird mit einer gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 ausbildeten Gießvorrichtung gelöst. Die die Turbinenlaufschaufel betreffende Aufgabe wird mit einer nach Anspruch 6 ausgebildeten Turbinenlaufschaufel gelöst.

[0008] Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Rissentstehung während der Erstarrung der Schmelze in den Wänden der Kühlkanäle im schaufelfußseitigen Bereich der Turbinenlaufschaufel herstellungsbedingt ist. Beim Stand der Technik werden Turbinenlaufschaufeln standardmäßig stehend gegossen, wobei der Hohlraum in der Formschale derartig ausgebildet ist, dass unten die Negativform des Schaufelblatts der Turbinenlaufschaufel geformt ist und darüber die Plattform und der Schaufelfuß. Die Begriffe "oben" und "unten" beziehen sich dabei auf die Horizontalebene. Der Zulauf für den schmelzflüssigen Gusswerkstoff befindet sich üblicher Weise ebenfalls oben, da es sich als vorteilhaft herausgestellt hat, dass Turbinenlaufschaufeln im fallenden Guss gefertigt werden, bei denen der Ort der letzten Erstarrung des Gusswerkstoffs oben und somit am massereicheren Schaufelfuß ist. Bei aus dem Stand der Technik bekannten Gießvorrichtungen verläuft der Zulaufkanal quer zur Längsachse der Turbinenlaufschaufel und somit annähernd parallel zur Horizontalebene, um eine in der Höhe niedrige Gießvorrichtung anzugeben. Durch diese Quereinspeisung des schmelzflüssigen Gusswerkstoffs strömt dieser nach dem Austritt aus der Zulauföffnung in den Hohlraum der Formschale hinein und fällt anschließend auf den Grund der Formschale, wo das Negativ der Schaufelblattspitze geformt ist. Durch das fortgeführte Zuführen von schmelzflüssigem Gusswerkstoff füllen sich die Hohlräume für das Schaufelblatt, die Plattform und den Schaufelfuß der Turbinenlaufschaufel vollständig mit flüssigem, heißen Gusswerkstoff auf. Da der Schaufelfuß zumeist hammerförmig oder tannenbaumförmig symmetrisch ausgebildet ist, und die Kühlkanäle zumeist mittig im Schaufelfuß positioniert sind, traten bei den herkömmlichen Gießvorrichtungen stets Situationen auf, bei denen der in den Hohlraum der Formschale einfließende flüssige Gusswerkstoff quer auf die vor der Zulauföffnung positionierten Gusskerne auftraf. Im Detail traf der schmelzflüssige Gusswerkstoff den Fußbereich des mittig stehenden Gusskerns. Dies führte dazu, dass sich die Gusskerne im Auftreffpunkt des heißen Gusswerkstoffs mehr erwärmten als in anderen Bereichen. Diese heißeren Gusskernbereiche werden auch als Hot Spots bezeichnet. Die anderen Bereiche der Gusskerne wurden dagegen nicht so extrem aufgeheizt. Während der Abkühlung des Gusswerkstoffs und der dabei eintretenden Erstarrung trat in denjenigen Bereichen des Gusswerkstoffs, welche an den lokal heißeren Bereichen der Gusskerne angrenzten, eine verzögerte Erstarrung des Gusswerkstoffs auf, verglichen mit kühleren Bereichen der Gusskerne. Durch die verzögerte Erstarrung des Gusswerkstoffs in den entsprechenden Bereichen traten Störungen im Gefüge des erstarrten Materials auf, welche die Rissentstehung und das Risswachstum im Betrieb begünstigten. Aufgrund dieser Erkenntnis schlägt nun die Erfindung vor, dass der Zulauf von heißem flüssigem Gusswerkstoff in den Hohlraum der Formschale beim Gießen der Turbinenlaufschaufel nun so zu erfolgen hat, dass dieser nicht auf Gusskerne unmittelbar auftritt. Erfindungsgemäß soll nun der Gusswerkstoff frei und ungestört in den Hohlraum einströmen und auf den Formschalenboden, welcher die Schaufelspitze formt, auftreffen. Da zumeist der Zulauf stirnseitig mittig im Bereich des Schaufelfußes angeordnet ist, ist es dafür erforderlich, dass die Gusskerne außermittig, bezogen auf die Längsachse des Schaufelfußes angeordnet sind. Dies führt zu einer Gießvorrichtung, bei der derjenige Teil des Hohlraums, in welchem eine gedachte Verlängerung des Zulaufkanals hineinragt, zumindest zulauföffnungsseitig frei von Gusskernen ist.

[0009] Mit einer erfindungsgemäßen Gießvorrichtung wird somit vermieden, dass beim Einfüllen des einfließenden heißen Gusswerkstoffs in den Hohlraum der Formschale dieser quer auf Gusskerne auftritt und dadurch heiße Gusskernbereiche, sogenannte Hot Spots, entstehen. Durch das Vermeiden heißerer Gusskernbereiche tritt auch eine lokal verzögerte Erstarrung des Gusswerkstoffs beim Abkühlen nicht mehr auf. Die Erstarrung des Gusswerkstoffs wird also insgesamt vergleichmäßigt, so dass Störstellen im Gefüge des Turbinenlaufschaufelmaterials vermieden werden können. Durch die Vermeidung der Störstellen wird Rissentstehung und Risswachstum im Material von Turbinenlaufschaufeln, welches die schaufelfußseitigen Abschnitte von Kühlkanälen umgibt, beim Betrieb wirksam vermieden. Dies reduziert den Ausschuss und verlängert die Lebensdauer von Turbinenlaufschaufeln.

[0010] Da in der Regel die Gusskerne zumindest im Abschnitt des Schaufelfußes stabförmig ausgebildet sind, führt deren außermittige Platzierung in der Formschale dazu, dass die Öffnungen von Kühlkanälen im Schaufelfuß der Turbinenlaufschaufel ebenfalls außermittig angeordnet sind, bezogen auf die in der Regel symmetrische Außenkontur des Schaufelfußes. Die Symmetrie wird hierbei auf die im Querschnitt tannenbaumförmige oder hammerförmige Kontur des Schaufelfußes bezogen.

[0011] Vorteilhafte Ausgestaltungen der Gießvorrichtung und der Turbinenlaufschaufel sind in den Unteransprüchen angegeben.

[0012] Vorzugsweise mündet der Zulaufkanal in denjenigen Teil der Oberfläche des Hohlraums der Formschale, welche das Negativ der Stirnseite des Schaufelfußes der Turbinenlaufschaufel formt. Hierdurch lässt sich ein ausreichend großer Zulaufkanal ausbilden. Gleichzeitig ermöglicht ein fallender Guss von Turbinenlaufschaufeln mit oben angeordnetem Schaufelfuß das Abgießen von Turbinenlaufschaufeln, deren größtvolumiger Bereich, nämlich der Schaufelfuß, zuletzt erstarrt. Ggf. bei der Erstarrung auftretende Schrumpfung des Gusswerkstoffs kann durch das Nachströmen von schmelzflüssigem Gusswerkstoff aus dem Eingussbereich kompensiert werden. Außerdem kann damit eine kompakte Gießvorrichtung angegeben werden.

[0013] Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Oberfläche der Formschale für den Schaufelfuß der Turbinenlaufschaufel eine symmetrische tannenbaum- oder hammerförmige Kontur auf. Dabei sind weiter der Zulaufkanal mittig und einer der Gusskerne zumindest im Bereich der Zulauföffnung außermittig der Symmetrie angeordnet. Aufgrund der außermittigen Anordnung der Gusskerne und des kompakt zu haltenden Schaufelfußes ist es erforderlich, dass die Querschnittsfläche des bisherigen Gusskerns auf zwei Gusskerne aufgeteilt wird. Durch die Aufteilung der bisherigen, mittig platzierten Kühlkanäle in jeweils zwei parallel außermittig positionierte Kühlkanäle kann die für die Kühlluft erforderliche Querschnittsfläche weiter aufrecht erhalten werden, wobei sich jedoch die bisherige Querschnittsfläche dann auf die jeweils beiden Kühlkanäle verteilt, die dann je eine Hälfte der bisherigen Querschnittsfläche aufweisen. Folglich wird ein aus dem Stand der Technik vorhandener Kühlkanaleingang auf zwei Kühlkanaleingänge bei einer erfindungsgemäßen Turbinenlaufschaufel aufgeteilt.

[0014] Dies hat zur Folge, dass bei einer Turbinenlaufschaufel zwei Öffnungen an der Unterseite beidseitig der Symmetriemitte angeordnet sind, wobei die Öffnungen Zuführöffnungen von Kühlmittel für die Turbinenlaufschaufel darstellen. Jede Öffnung bildet somit ein Ende eines Kühlkanals der Turbinenlaufschaufel aus.

[0015] Vorzugsweise ist bei einer Gießvorrichtung derjenige Teil des Hohlraums, in welchem eine gedachte Verlängerung des Zulaufkanals hineinragt, vollständig frei von Gusskernen. Somit ist nicht nur zulauföffnungsseitig der Hohlraum der Formschale frei von Gusskernen, sondern auch derjenige Bereich, des Hohlraums frei von Gusskernen, welcher der Zulauföffnung gegenüberliegt.

[0016] Je nach Ausgestaltung der Turbinenlaufschaufel der Gießvorrichtung und der bei dem Gießen der Turbinenlaufschaufel eingestellten Prozessparameter ist es ausreichend, dass nicht alle Gusskerne außermittig angeordnet sind, sondern nur diejenigen, die besonders nahe an der Zulauföffnung angeordnet sind. Mit anderen Worten: die am weitesten von der Zulauföffnung entfernten Gusskerne, deren Abschnitt im Laufschaufelbereich der Turbinenlaufschaufel angeordnet sind, können auch in der gedachten Verlängerung des Zulaufkanals liegen für den Fall, dass der in den Hohlraum einfließende Gusswerkstoffs diese nicht erreicht.

[0017] Die weitere Erläuterung der Erfindung erfolgt nun anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels. Zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich dabei durch die vorteilhafte Kombination von Merkmalen der nachfolgenden beschriebenen Vorrichtungen. Es zeigen:
FIG 1
eine perspektivische Darstellung einer Gießvorrichtung mit darin erfindungsgemäß angeordneten Gusskernen und
FIG 2
eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Turbinenlaufschaufel für eine Gasturbine.


[0018] FIG 1 zeigt in perspektivischer, schematischer Darstellung einen Teil einer Gießvorrichtung 10 zum Herstellen einer Turbinenlaufschaufel einer Gasturbine. Die Gießvorrichtung 10 umfasst zumindest eine Formschale 12 mit einem Hohlraum 14. Der Hohlraum 14 ist von einer Oberfläche 16 begrenzt, die die Negativform der herzustellenden Turbinenlaufschaufel darstellt. Im Hohlraum 14 sind insgesamt sechs Gusskerne 18 angeordnet. Die Gusskerne 18 sind dabei immer paarweise angeordnet. Ingesamt sind drei Gusskernpaare vorhanden. Selbstverständlich kann auch eine größere oder eine geringere Anzahl an Gusskern(paar)en in der Formschale 12 vorhanden sein. Des Weiteren ist in der Formschale 12 für das Einfüllen des flüssigen Gusswerkstoffs ein Zulaufkanal 20 vorgesehen. Dessen Zulauföffnung 22 mündet dabei in der Oberfläche 16, die den Hohlraum 14 begrenzt. Der Hohlraum 14 ist in der Formschale 12 derartig ausgebildet, dass zuunterst die Negativform der Schaufelblattspitze der Turbinenlaufschaufel angeordnet ist. Der darüber angeordnete Teil der Oberfläche formt das Negativ des Laufschaufelblatts. Wiederum oberhalb dessen ist der Teil der Oberfläche so konturiert, dass die Negativform der Plattform der Turbinenlaufschaufel geformt ist. Daran anschließend und somit zuoberst gegenüber der Horizontalebene angeordnet formt der restliche Teil der Oberfläche 16 die Kontur des Schaufelfußes.

[0019] Der Zulaufkanal 20 mündet mit seiner Zulauföffnung 22 in demjenigen Teil der Oberfläche, welcher einer Stirnseite des Schaufelfußes vorgibt. Der Zulaufkanal 20 hat dabei unmittelbar stromauf der Zulauföffnung 22 in der dargestellten Gießvorrichtung eine geradlinige Längserstreckung. Die Längserstreckung des Zulaufkanals 20 verläuft dabei annähernd parallel oder geringfügig geneigt gegenüber der Horizontalebene.

[0020] Die Gusskerne 18 sind in FIG 1 nicht vollständig dargestellt. In FIG 1 sind lediglich diejenigen Abschnitte der Gusskerne 18 gezeigt, die im obersten Teil des Hohlraums 14 angeordnet sind, welcher die Negativform des Schaufelfußes vorgibt. Die Form, Kontur und Art der Gusskerne 18 im plattformseitigen Bereich bzw. im schaufelblattseitigen Bereich ist für die Erfindung nicht von weiterem Interesse und kann daher beliebig, beispielsweise mäanderförmig, geradlinig oder auch nur leicht gekrümmt ausgebildet sein. Dabei können die jeweiligen Kühlkanäle auch teilweise wieder zusammengeführt werden.

[0021] Die jeweils ein Paar bildenden Gusskerne 18 sind zueinander beabstandet. Der zwischen ihnen vorhandene Abstand A ist dabei so groß, dass heißer, flüssiger Gusswerkstoff beim Befüllen des Hohlraums 14 nicht direkt auf die Gusskerne 18 trifft. Sozusagen strömt der in den Hohlraum 14 zugeführte heiße Gusswerkstoff zwischen zwei unmittelbar benachbarten Gusskernen 18 hindurch. Es soll also der Kontakt zwischen einströmenden flüssigen Gusswerkstoff und Gusskernoberfläche im Fußbereich möglichst vermieden werden. Hierdurch werden Gusskernbereiche mit lokal erhöhter Temperatur vermieden. Die lokal erhöhte Gusskerntemperatur war Ursache für im Stand der Technik auftretende Risserscheinungen an den Wänden von Kühlkanälen von Turbinenlaufschaufeln.

[0022] Die gedachte Verlängerung der Längserstreckung des Zulaufkanals 20 erstreckt sich folglich in den freien Bereich zwischen den beiden Gusskernen 18 eines Gusskernpaares.

[0023] Gemäß der Ausgestaltung der FIG 1 ist die gedachte Verlängerung des Zulaufkanals vollständig frei von Gusskernen 18. Alternativ dazu ist es möglich, dass lediglich nur derjenige Teil der gedachten Verlängerung frei von Gusskernen 18 ist, welcher zulauföffnungsseitig ausgebildet ist. Bezogen auf die Ausgestaltung in FIG 1 bedeutet dies, dass beispielsweise das mittig dargestellte Gusskernpaar bzw. das links dargestellte Gusskernpaar jeweils auch durch einen einzigen Gusskern ersetzt werden kann, deren im Schaufelfuß angeordneten Abschnitte in der gedachten Verlängerung des Zulaufkanals 20 positioniert sind. Dies setzt jedoch voraus, dass die Reichweite des einfließenden heißen Gusswerkstoffs nicht derartig weit ist, dass der Einströmstrahl diese treffen kann.

[0024] In FIG 2 ist in perspektivischer Ansicht eine Turbinenlaufschaufel 30 gezeigt, welche mit der Gießvorrichtung gemäß FIG 1 hergestellt wurde. Die Turbinenlaufschaufel 30 weist einen im Längsschnitt tannenbaumförmig konturierten Schaufelfuß 32 auf, an dem eine Plattform 34 angeordnet ist. An die Plattform 34 schließt sich ein aerodynamisch gekrümmtes Schaufelblatt 36 an, welches an einer freistehenden Schaufelblattspitze 38 endet. Die Turbinenlaufschaufel 30 erstreckt sich somit entlang einer Längsachse 40 vom Schaufelfuß 32 zur Schaufelblattspitze 38 hin. Die Längsachse 40 ist dabei derartig angeordnet, dass sie mittig bzw. symmetrisch zur Kontur zur tannenbaumförmigen Schaufelfußes 32 verläuft. Der Schaufelfuß 32 weist an seiner dem Schaufelblatt 36 abgewandten, quer zur Längsachse 40 verlaufenden Fläche 42, auch Unterseite genannt, mehrere Öffnungen 44 auf, welche zurückbleiben, wenn die Gusskerne 18 aus der gegossenen Turbinenlaufschaufel 30 entfernt worden sind. Die Öffnungen 44 sind dabei beidseitig der Symmetriemitte angeordnet, die im Querschnitt von der Längsachse 40 definiert ist. Sie liegen dabei in zwei Reihen mit je drei Öffnungen 44. Die Öffnungen 44 dienen zur Einleitung eines Kühlmittels in das Innere der Turbinenlaufschaufel 30. Jede Öffnung 44 bildet dabei ein Ende eines Kühlkanals der Turbinenlaufschaufel 30 aus. Deren Verlauf im Innern der Turbinenlaufschaufel 30 ist für die Erfindung nicht weiter von Bedeutung.

[0025] Durch die Erfindung wird eine ungleichmäßige lokale Überhitzung der Gusskerne 18 in der Nähe des Zulaufs beim Befüllen des Hohlraums 14 verhindert. Gleichzeitig kann eine bessere Befüllung erfolgen, da Gusskerne 18 die Zulauföffnung 22 nicht mehr blockieren. Eine Kollision von einströmendem heißem Gusswerkstoff mit Gusskernen 18 wird durch die Verwendung der Erfindung verhindert. Außerdem kann durch das unbehinderte Nachfließen von heißem Gusswerkstoff (Speisen) aus den Zuläufen die Erstarrung weiter verbessert werden, was verbleibende Eigenspannung bzw. Restspannung vermindert und die Rissentstehung vermeidet.

[0026] Zusammenfassend kann gesagt werden, dass die Erfindung eine Gießvorrichtung 10 zum Herstellen einer Turbinenlaufschaufel 30 einer Gasturbine betrifft, bei der die Formschale 12, deren Zulauf und die darin angeordneten Gusskerne 18 so zueinander ausgerichtet sind, dass ein in den Hohlraum 14 der Formschale 12 einströmender Gusswerkstoff nicht auf Gusskerne 18 unmittelbar auftrifft. Damit werden sog. heißere Bereiche (Hot Spots) an Gusskernen 18 vermieden, die sich bisher nachteilig auf die Erstarrung des Gusswerkstoffs ausgewirkt haben. Insbesondere im Bereich des Schaufelfußes 32 der herzustellenden Turbinenlaufschaufel 30 kann somit eine verbesserte Erstarrung des Gusswerkstoffs erreicht werden, was Störung im Gefüge des erstarrten Gusswerkstoffs reduziert. Aufgrund der Verringerung bzw. der Vermeidung der Störungen wird Rissentstehung und Risswachstum im Bereich der schaufelfußseitigen Kühlkanalabschnitte vermieden, was die Lebensdauer der Turbinenlaufschaufel 30 erhöht.


Ansprüche

1. Gießvorrichtung (10) zum Herstellen einer Turbinenlaufschaufel (30) einer Gasturbine,
umfassend:

• zumindest eine hohle Formschale (12), deren Hohlraum (14) von einer Oberfläche (16) begrenzt ist und die Negativform der herzustellenden Turbinenlaufschaufel (30) darstellt,

• einen oder mehrere im Hohlraum (14) angeordnete Gusskerne (18) und

• zumindest einen Zulaufkanal (20) für den Gusswerkstoffs, mit einer in der Oberfläche (16) mündenden Zulauföffnung (22),

wobei die Oberfläche (16) dergestalt in der Formschale (12) ausgerichtet ist, dass zulaufseitig ein Schaufelfuß (32) der zu gießenden Turbinenlaufschaufel (30) konturiert ist und
bei der der Zulaufkanal (20) unmittelbar stromauf seiner Zulauföffnung (22) eine Längserstreckung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass
derjenige Teil des Hohlraums (14), in welchen eine gedachte Verlängerung des Zulaufkanals (20) hineinragt, zumindest zulauföffnungsseitig frei von Gusskernen (18) ist.
 
2. Gießvorrichtung (10) nach Anspruch 1,
bei der der Zulaufkanal (20) in denjenigen Teil der Oberfläche (16) mündet, welche das Negativ einer ebenen Stirnseite (46) des Schaufelfußes (32) der Turbinenlaufschaufel (30) formt.
 
3. Gießvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2,
bei der die Oberfläche (16) für den Schaufelfuß (32) der Turbinenlaufschaufel (30) eine symmetrische tannenbaum- oder hammerförmige Kontur aufweist und
der Zulaufkanal (20) mittig dazwischen und einer der Gusskerne (18) zumindest im Bereich Zulauföffnung (22) außermittig angeordnet sind.
 
4. Gießvorrichtung (10) nach Anspruch 3,
mit mehreren Gusskernen (18), die zumindest im Bereich Zulauföffnung (22) beiderseits der Symmetriemitte angeordnet sind.
 
5. Gießvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 bei der derjenige Teil des Hohlraums (14), in welchen eine gedachte Verlängerung des Zulaufkanals (20) hineinragt, vollständig frei von Gusskernen (18) ist.
 
6. Turbinenlaufschaufel (30) für eine Gasturbine
welche entlang ihrer Längsachse (40) einen im Längsschnitt tannenbaumförmigen oder hammerförmigen Schaufelfuß (32), eine Plattform (34) und ein sich an die Plattform (34) anschließendes aerodynamisch gekrümmtes Schaufelblatt (36) aufweist,
wobei der Schaufelfuß (32) zur Längsachse (40) der Turbinenlaufschaufel (30) symmetrisch ausgebildet ist und an seiner dem Schaufelblatt (36) abgewandten, quer zur Längsachse (40) verlaufenden Fläche (42) eine oder mehrere Öffnungen (44) zur Einleitung eines Kühlmittels aufweist, dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens eine der Öffnungen (44) außermittig angeordnet ist.
 
7. Turbinenlaufschaufel (30) nach Anspruch 6,
bei der zwei Öffnungen (44) beidseitig der Symmetriemitte angeordnet sind.
 
8. Turbinenlaufschaufel (30) nach Anspruch 6 oder 7,
dessen Schaufelfuß (32) zwei einander gegenüberliegende ebene Stirnseiten (46) aufweist und bei der zwischen den Stirnseiten (46) zumindest zwei in Reihe liegende Öffnungen (44) vorgesehen sind, welche jeweils außermittig angeordnet sind.
 
9. Turbinenlaufschaufel (30) nach Anspruch 6, 7 oder 8,
bei der jede Öffnung (44) ein Ende eines Kühlkanals der Turbinenlaufschaufel (30) ausbildet.
 




Zeichnung







Recherchenbericht