(19)
(11) EP 3 158 168 B1

(12) EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT

(45) Hinweis auf die Patenterteilung:
17.05.2023  Patentblatt  2023/20

(21) Anmeldenummer: 15756631.6

(22) Anmeldetag:  27.08.2015
(51) Internationale Patentklassifikation (IPC): 
F01D 5/14(2006.01)
F01D 5/18(2006.01)
(52) Gemeinsame Patentklassifikation (CPC) :
F01D 5/147; F05D 2260/94; F05D 2260/941; F01D 5/18
(86) Internationale Anmeldenummer:
PCT/EP2015/069615
(87) Internationale Veröffentlichungsnummer:
WO 2016/030449 (03.03.2016 Gazette  2016/09)

(54)

TURBINENSCHAUFEL UND TURBINE

TURBINE BLADE AND TURBINE

AUBE DE TURBINE ET TURBINE


(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

(30) Priorität: 27.08.2014 EP 14182462

(43) Veröffentlichungstag der Anmeldung:
26.04.2017  Patentblatt  2017/17

(73) Patentinhaber: Siemens Energy Global GmbH & Co. KG
81739 München (DE)

(72) Erfinder:
  • AHMAD, Fathi
    41564 Kaarst (DE)
  • KURT, Nihal
    40231 Düsseldorf (DE)
  • RADULOVIC, Radan
    44799 Bochum (DE)


(56) Entgegenhaltungen: : 
EP-A1- 1 757 773
FR-A1- 2 924 156
US-A1- 2004 094 287
US-B1- 6 390 775
EP-A2- 2 497 903
US-A- 5 296 308
US-A1- 2010 329 888
   
       
    Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen).


    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 und wobei das betreffende Rippenelement sich bis zu einem in dem Kühlkanal frei endenden Rippenelementende längserstreckt.

    [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 oftmals zusätzlich noch ein Rippenelement oder eine Vielzahl an Rippenelementen angeordnet, um in dem Hohlraum wenigstens einen Kühlkanal mit einem oftmals mäandrierenden Kühlkanalverlauf auszubilden, wie sie beispielsweise aus der US 2010/0329888 A1 bekannt sind. Auch bei nicht mäandernden Kühlkanälen sind derartige Rippenelemente beispielsweise aus der EP 1 757 773 A1 oder auch aus der EP 2 497 903 A2 oder der US5296308A bekannt. 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 Aufgabe der Erfindung wird von einer Turbinenschaufel gemäss Anspruch 1 gelöst.

    [0007] Durch die erfindungsgemäße gezielte Reduzierung bzw. Einsparung an Material in einem Umgebungsbereich 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, 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.

    [0008] Die Materialausnehmung ist als wenigstens eine partielle Wandstärkenreduzierung einer Turbinenschaufelblattwand ausgestaltet und/oder als wenigstens eine konkave Aushöhlung an einer Turbinenschaufelblattwand ausgestaltet. Beispielsweise ist die Materialausnehmung schalenförmig ausgestaltet.

    [0009] Nach einer zweiten Variante der Erfindung ist die vorliegende Materialausnehmung beispielsweise als konkave Delle in der Turbinenschaufelblattaußenwand angeordnet.

    [0010] Zudem ist die Materialausnehmung axial vor einer Kopfseite eines in dem Kühlkanal frei endenden Rippenelementendes an einer Turbinenschaufelblattwand angeordnet. Mit anderen Worten: die Materialausnehmung ist derart neben der Kopfseite des Rippenelementendes angeordnet ist, dass die Materialausnehmung in einer gedachten Verlängerung des Rippenelements längs seiner Längserstreckung angeordnet ist. Speziell in einem Bereich axial vor dem Rippenelementende, welches auch eine Innenkurvenbegrenzung des Kühlkanals formuliert, können sich höhere kritische Spannungszustände einstellen, welche dort dann eine frühzeitige Materialermüdung begünstigen.

    [0011] Ist die Materialausnehmung axial vor der Kopfseite des Rippenelementendes platziert, lassen sich dort insbesondere in dem Turbinenschaufelblatt auftretende thermo-mechanische Spannungen günstiger reduzieren.

    [0012] Die Materialausnehmung kann in unterschiedlichen Abständen von dem Rippenelement, insbesondere von dem Rippenelementende, entfernt angeordnet sein kann, speziell im Hinblick auf unterschiedliche Designs verschiedener Turbinenschaufeln. Um Spannungen innerhalb des Turbinenschaufelblatts hinsichtlich einer Vermeidung einer schnellen Materialermüdung günstig leiten zu können, ist die Materialausnehmung weniger als 30 mm oder vorzugweise weniger als 20 mm, besonderes vorzugt weniger als 10 mm, von dem Rippenelement beabstandet an einer Turbinenschaufelblattwand angeordnet ist.

    [0013] Die Materialausnehmung kann hierbei bis an das Rippenelement heranreichen oder sogar bis in das Rippenelement hinein gearbeitet sein. Bei letzterer Version kann das Rippenelement die Materialausnehmung zumindest teilweise aufweisen. Bevorzugt ist die Materialausnehmung jedoch mehr als 1 mm oder als 5 mm von dem Rippenelement entfernt angeordnet.

    [0014] Insbesondere können durch Temperaturunterschiede zwischen der Saugseite und der Druckseite des Turbinenschaufelblatts hervorgerufene thermo-mechanische Spannungen signifikant in kritischen Gebieten des Turbinenschaufelblatts reduziert werden.

    [0015] Es versteht sich, dass vorliegend nicht nur eine einzelne Materialausnehmung, sondern mehrere Materialausnehmungen in der Umgebung des Rippenelements an einer der Schaufelblattaußenwandungen angeordnet sein können, um einer Materialermüdung besser entgegenzuwirken.

    [0016] Vorteilhafterweise ist die vorliegende Materialausnehmung derart ausgestaltet, dass sie 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 ermöglichen. Hierdurch kann insbesondere in kritischen Umgebungsbereichen bzw. Gebieten um das Rippenelementende herum eine Spannungsreduzierung von mindestens 10% oder vorzugsweise von mehr als 20% oder 25% erzielt werden.

    [0017] Mit dem Begriff "Materialermüdung" ist im Sinne der Erfindung insbesondere eine Ermüdungsrissbildung erfasst, welche speziell durch eine thermo-mechanische Ermüdung des Schaufelblattmaterials hervorgerufen wird.

    [0018] In diesem Zusammenhang ist insbesondere die LCF-Ermüdung (Low Cycle Fatigue), also die Kurzzeit- oder Niedriglastwechselermüdung, hinsichtlich einer niedrigen Lastwechselzahl zu nennen. Vorliegend kann die mögliche Lastwechselzahl um mehr als das zweifache, insbesondere um mehr als das dreifache, bisheriger üblicher Lastwechselzahlen erhöht werden.

    [0019] Jedenfalls kann die Anzahl der erzielbaren Lastwechsel erheblich erhöht und damit speziell die Gefahr einer vorzeitigen LCF-Ermüdung signifikant gesenkt werden, wenn in dem Umgebungsbereich des Rippenelements erfindungsgemäß eine entsprechende Materialausnehmung vorgesehen ist. Es hat sich gezeigt, dass durch die erfindungsgemäße Materialausnehmung eine diesbezügliche LCF-Lebenserwartung einer Turbinenschaufel signifikant gesteigert werden kann.

    [0020] Eine bevorzugte Ausführungsvariante sieht vor, dass die Materialausnehmung in einem Umgebungsbereich eines frei in dem Kühlkanal endenden Rippenelementendes angeordnet ist. Speziell in einem Umgebungsbereich eines Rippenelementendes, welches freiliegend in einem Turbinenschaufelblatthohlraum endet, können vermehrt und/oder erhöhte thermo-mechanische Spannungen auftreten und dort eine raschere Materialermüdung verursachen.

    [0021] Wie vorstehend bereits angedeutet kann die Materialausnehmung unterschiedlich konstruiert sein. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Materialausnehmung als wenigstens eine konkave Aushöhlung an einer Turbinenschaufelblattwand ausgestaltet ist. Eine konkav ausgeformte Aushöhlung beeinflusst die Aerodynamik an dem Turbinenschaufelblatt, wenn überhaupt, nur sehr gering.

    [0022] Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn die Materialausnehmung an der Innenseite einer Turbinenschaufelblattwand ausgestaltet ist. Speziell mittels einer konkaven Materialausnehmung können thermo-mechanische Spannungen im Umgebungsbereich des Rippenelements insbesondere innerhalb der Turbinenschaufelblattaußenwand vorteilhaft umgeleitet werden. Zudem macht sich an einer dem Hohlraum bzw. dem Kühlkanal zugewandte Innerseite der Turbinenschaufelblattaußenwand vorgesehenen Materialausnehmung strömungstechnisch am wenigstens bemerkbar.

    [0023] Hinsichtlich der Temperaturverteilung an dem Turbinenschaufelblatt ist es zweckmäßig, wenn die Materialausnehmung an der Rückseitenwand des Turbinenschaufelblatts angeordnet ist.

    [0024] Es versteht sich, dass die vorliegende Materialausnehmung mit verschiedenen geometrischen Grundflächenformen erzeugt werden kann.

    [0025] Vorteilhaft ist es, wenn die Materialausnehmung eine kreisrunde oder eine ovale Grundflächenform aufweist. Je nach Verlauf des Rippenelements innerhalb des Turbinenschaufelblatts können unterschiedlich ausgestaltete Grundflächenformen vorteilhaft sein.

    [0026] Somit kann es alternativ vorteilhaft sein, wenn die Materialausnehmung eine gerade längliche oder eine gekrümmte längliche Grundflächenform aufweist.

    [0027] Erscheint es hinsichtlich eines Rippenelementverlaufs und/oder eines Rippenquerschnitts oder dergleichen, oder einer Turbinenschaufelblattform zweckdienlich, kann die Materialausnehmung auch eine hieraus kombinierte Grundflächenform oder eine gänzlich andere Grundflächenform besitzen.

    [0028] Beispielsweise zeichnet sich die Materialausnehmung durch eine wannenförmig bzw. schalenförmig an die Innenseite der Turbinenschaufelblattaußenwand eingebrachte Einbuchtung aus.

    [0029] Da Gebiete des Turbinenschaufelblatts mit einer erhöhten Materialermüdungsgefahr speziell in einem Umgebungsbereich des in dem Kühlkanal frei endenden Rippenelementendes vorliegen, ist es vorteilhaft, wenn die vorliegende Materialausnehmung in einem Wendebereich des Kühlmittelkanals angeordnet ist.

    [0030] Der Wendebereich des Kühlmittelkanals entspricht hierbei einer Kurve des mäandrierenden Kühlkanalverlaufs des Kühlmittelkanals.

    [0031] 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 mit einer Vielzahl an Turbinenlaufschaufeln und/oder Turbinenleitschaufeln gemäß einer Turbinenschaufel nach einem der hier beschriebenen Merkmale umfasst.

    [0032] Eine Turbine, deren 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.

    [0033] Mithilfe der vorliegenden Materialausnehmung kann nicht nur die Lebenserwartung einer Turbinenschaufel erhöht werden, vielmehr sind an bestehenden Gusswerkzeuge zur Herstellung einer diesbezüglichen Turbinenschaufel nicht geringe konstruktive Änderungen erforderlich, um die erfindungsgemäße Turbinenschaufel herzustellen.

    [0034] Weitere Merkmale, Effekte und Vorteile vorliegender Erfindung werden anhand anliegender Zeichnung und nachfolgender Beschreibung erläutert, in welchen beispielhaft ein Turbinenschaufelblatt mit einer im Bereich eines Rippenelementendes eines innerhalb eines Kühlkanals befindlichen Rippenelements angeordneten Materialausnehmung dargestellt und beschrieben ist.

    [0035] In der Zeichnung zeigen:

    Figur 1 schematisch und gemäß vorliegender Erfindung eine Teilansicht eines längsgeschnittenen Turbinenschaufelblatts mit einem einen Kühlkanal begrenzenden Rippenelement, vor dessen Rippenelementende eine Materialausnehmung an der Innenseite des Turbinenschaufelblatts ausgebildet ist; und

    Figur 2 schematisch einen Querschnitt der in der Figur 1 gezeigten Turbinenschaufel.



    [0036] Bei der in den Figuren 1 und 2 jeweils zumindest teilweise gezeigten Turbinenschaufel 1 handelt es sich um eine Laufschaufel 2 einer hier nicht gezeigten Heißgasturbine.

    [0037] Die Turbinenschaufel 1 besitzt ein innengekühltes Turbinenschaufelblatt 3, wobei vorliegend die Innenseite 4 der Vorderseitenwand 5 des Turbinenschaufelblatts 3 gezeigt ist (Figur 1) .

    [0038] Wie aus der Darstellung nach der Figur 1 erkennbar ist, befindet sich rechter Hand 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 sind. Der Hinterkantenbereich 7 ist insbesondere in der Figur 2 nur teilweise dargestellt.

    [0039] Jedenfalls besitzt das Turbinenschaufelblatt 3 einen Hohlraum 10, wobei vorliegend dieser Hohlraum 10 hinsichtlich der Figur 1 nur teilweise durch die Innenseite 4 illustriert ist.

    [0040] In dem Hohlraum 10 befinden sich insbesondere zwei 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.

    [0041] Bei dem teilweise gezeigten Kühlkanal 13 durchströmt die aus einem Fußbereich und somit aus Richtung einer Öffnung 14 (siehe nur Figur 2) eines Turbinenschaufelfußes 15 kommende Kühlluft im Wesentlichen direkt einen dem Vorderkantenbereich 6 zugewandten ersten Kühlkanalabschnitt 16 und einen dem Hinterkantenbereich 7 zugewandten weiteren Kühlkanalabschnitt 17.

    [0042] Der mäandrierende Kühlkanalverlauf des gewundenen Kühlkanals 13 wird zumindest im Bereich der gezeigten Teilansicht insbesondere durch die zwei Rippenelemente 11 und 12 ausgestaltet, wobei das erste Rippenelement 11 die beiden Kühlkanalabschnitte 16 und 17 räumlich voneinander trennt.

    [0043] Vorliegend endet das erste Rippenelement 11 mit seinem durch seine Kopfseite 23 definierten Rippenelementende 24 frei in dem Kühlkanal 13, und zwar in dem Wendebereich 19.

    [0044] Insbesondere in dem Umgebungsbereich 28 des Rippenelementendes 24 besteht die Gefahr von kritischen thermo-mechanischen Spannungszuständen insbesondere in den Übergangsbereichen zwischen dem ersten Rippenelement 11 und der Vorderseitenwand 5 des Turbinenschaufelblatts 3 und/oder der Rückseitenwand des Turbinenschaufelblatts 3, welche dort eine erhöhte Materialermüdung verursachen können.

    [0045] Deshalb ist in dem Umgebungsbereich 28 des Rippenelementendes 24 eine Materialausnehmung 29 an der Innenseite 4 ausgeformt, um in diesem Umgebungsbereich 28 des Rippenelementendes 24 eine vorteilhafte Spannungsreduzierung zu erreichen.

    [0046] In diesem Ausführungsbeispiel ist die Materialausnehmung 29 um weniger als 10 mm beabstandet von der Kopfseite 23 axial vor dem Rippenelementende 24 angeordnet.

    [0047] Die Materialausnehmung 29 ist vorliegend als konkave, wannenförmige Aushöhlung 30 mit einer im Wesentlichen ovalen Grundfläche (nicht explizit beziffert) an der Innenseite 4 der Vorderseitenwand 5 des Turbinenschaufelblatts 3 ausgearbeitet.

    [0048] Insofern verkörpert die Materialausnehmung 29 auch eine partielle Wandstärkenreduzierung an der Vorderseitenwand 5 des Turbinenschaufelblatts 3.

    [0049] Es versteht sich, dass eine diesbezügliche gleicher oder ähnliche Materialausnehmung 29 bzw. partielle Wandstärkenreduzierung kumulativ oder alternativ auch an der hier nicht gezeigten Rückseitenwand des Turbinenschaufelblatts 3 an gegenüberliegender gleicher oder versetzter Stelle vorgesehen sein kann.

    [0050] Darüber hinaus sind noch weiteren Verstärkungs- und Leitrippenelemente 37 (nur exemplarisch beziffert) sowie Verstärkungsstegelemente 38 (nur exemplarisch beziffert) vorhanden, welche das Turbinenschaufelblatt 3 im dünneren Hinterkantenbereich 7 zusätzlich stabilisieren.

    [0051] Am Vorderkantenbereich 6 kann noch eine mit Bohrungen 39 versehene Verstärkungsrippe 40 vorgesehen sein.

    [0052] 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 zumindest ein Rippenelement (11, 12) in wenigstens einen Kühlmittel (14) führenden Kühlkanal (13) unterteilt ist,

    wobei das betreffende Rippenelement (11, 12) sich bis zu einem in dem Kühlkanal (13) frei endenden Rippenelementende (24) längserstreckt,

    wobei an einer Innenseite einer Turbinenschaufelblattwand (5) eine neben dem Rippenelementende (24) des betreffenden Rippenelements (11, 12) angeordnete Materialausnehmung (29) derart ausgestaltet ist, dass innerhalb des Turbinenschaufelblatts (3) im Betrieb auftretende Spannungen in einem Umgebungsbereich (28) des wenigstens einen Rippenelements (11, 12) reduzierbar sind,

    wobei die Materialausnehmung (29) als wenigstens eine partielle Wandstärkenreduzierung einer Turbinenschaufelblattwand (5) ausgestaltet ist und/oder

    als wenigstens eine konkave Aushöhlung (30) an einer Turbinenschaufelblattwand (5) ausgestaltet ist,

    wobei das Rippenelementende (24) eine Kopfseite (23) umfasst und die Materialausnehmung (29) derart neben der Kopfseite (23) in einem Wendebereich (19) des Kühlkanals (13) angeordnet ist, dass die Materialausnehmung (29) in einer gedachten Verlängerung des Rippenelements (11) längs seiner Längserstreckung angeordnet ist,

    dadurch gekeinnzeichnet, dass

    die Materialausnehmung (29) weniger als 30 mm von dem wenigstens einen Rippenelement (11, 12) beabstandet an einer Turbinenschaufelblattwand (5) angeordnet ist.


     
    2. Turbinenschaufel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei die Materialausnehmung (29) weniger als 20 mm, vorzugsweise weniger als 10 mm, von dem wenigstens einen Rippenelement (11, 12) beabstandet an einer Turbinenschaufelblattwand (5) angeordnet ist.
     
    3. Turbinenschaufel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Materialausnehmung (29) an der Vorderseitenwand (5) des Turbinenschaufelblatts (3) angeordnet ist.
     
    4. Turbinenschaufel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Materialausnehmung (29) eine kreisrunde oder eine ovale Grundflächenform aufweist.
     
    5. Turbinenschaufel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Materialausnehmung (29) eine gerade längliche oder eine gekrümmte längliche Grundflächenform aufweist.
     
    6. Turbine, insbesondere Gasturbine, mit zumindest einer Turbinenstufe umfassend eine Vielzahl an Turbinenschaufeln (1), dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Turbinenstufe mit einer Vielzahl an Turbinenlaufschaufeln und/oder Turbinenleitschaufeln gemäß einer Turbinenschaufel (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche umfasst.
     


    Claims

    1. Turbine blade (1) having an internally cooled turbine blade aerofoil (3) in which a cavity (10) is subdivided into at least one cooling channel (13), which carries coolant (14), by at least one rib element (11, 12),

    wherein the respective rib element (11, 12) extends longitudinally as far as a rib element end (24) which ends freely in the cooling channel (13),

    wherein, on an inner side of a turbine blade aerofoil wall (5), a material cutout (29) arranged next to the rib element end (24) of the respective rib element (11, 12) is formed in such a way that stresses arising within the turbine blade aerofoil (3) during operation are reducible in a surrounding region (28) of the at least one rib element (11, 12),

    wherein the material cutout (29) is in the form of at least one partial wall-thickness reduction of a turbine blade aerofoil wall (5), and/or

    is in the form of at least one concave hollow (30) in a turbine blade aerofoil wall (5),

    wherein the rib element end (24) comprises a head side (23) and the material cutout (29) is arranged next to the head side (23) in a turning region (19) of the cooling channel (13) in such a way that the material cutout (29) is arranged in an imaginary extension of the rib element (11) along the longitudinal extent thereof,

    characterized in that

    the material cutout (29) is arranged in a turbine blade aerofoil wall (5) so as to be spaced less than 30 mm apart from the at least one rib element (11, 12).


     
    2. Turbine blade (1) according to Claim 1, wherein the material cutout (29) is arranged in a turbine blade aerofoil wall (5) so as to be spaced less than 20 mm, preferably less than 10 mm, apart from the at least one rib element (11, 12).
     
    3. Turbine blade (1) according to either of Claims 1 and 2, wherein the material cutout (29) is arranged in the front side wall (5) of the turbine blade aerofoil (3).
     
    4. Turbine blade (1) according to one of Claims 1 to 3, wherein the material cutout (29) has a circular or an oval base shape.
     
    5. Turbine blade (1) according to one of Claims 1 to 4, wherein the material cutout (29) has a rectilinear elongate or a curved elongate base shape.
     
    6. Turbine, in particular gas turbine, having at least one turbine stage comprising a multiplicity of turbine blades (1), characterized in that at least one turbine stage comprises a multiplicity of turbine rotor blades and/or turbine guide blades according to a turbine blade (1) according to one of the preceding claims.
     


    Revendications

    1. Aube (1) de turbine ayant une pale (3) d'aube de turbine à refroidissement intérieur, dans laquelle une cavité (10) est subdivisée par au moins un élément (11, 12) de côte en au moins un canal (13) de refroidissement, dans lequel passe un fluide (14) de refroidissement,

    dans lequel l'élément (11, 12) de côte concerné s'étend en longueur jusqu'à une extrémité (24) de l'élément de côte se terminant librement dans le canal (13) de refroidissement,

    dans lequel, sur une face intérieure d'une paroi (5) de la pale de l'aube de turbine, un évidement (29) de matière disposé à côté de l'extrémité (24) de l'élément (11, 12) de côte concerné est conformé de manière à pouvoir réduire, dans une partie (28) environnant le au moins un élément (11, 12) de côte, des tensions se produisant en fonctionnement au sein de la pale (3) d'aube de turbine,

    dans lequel l'évidement (29) de matière est conformé sous la forme d'au moins une réduction partielle d'épaisseur d'une paroi (5) de la pale d'aube de turbine, et/ou

    est conformé sous la forme d'au moins un creux (30) concave sur une paroi (5) de la pale d'aube de turbine,

    dans laquelle l'extrémité (24) de l'élément de côte comprend un côté (23) de tête, et l'évidement (29) de matière est disposé à côté du côté (23) de tête dans une partie (19) de tournant du canal (13) de refroidissement, de manière à ce que l'évidement (29) de matière soit disposé dans un prolongement imaginaire de l'élément (11) de côte le long de son étendue longitudinale,

    caractérisée en ce que

    l'évidement (29) de matière est disposé sur une paroi (5) de pale d'aube de turbine à une distance de moins de 30 mm du au moins un élément (11, 12) de côte.


     
    2. Aube (1) de turbine suivant l'une des revendications 1 à 2, dans laquelle l'évidement (29) de matière est disposé sur une paroi (5) de pale d'aube de turbine à une distance de moins de 20 mm, de préférence de moins de 10 mm, du au moins un élément (11, 12) de côte.
     
    3. Aube (1) de turbine suivant l'une des revendications 1 à 3, dans laquelle l'évidement (29) de matière est disposé sur la paroi (5) latérale avant de la pale (3) d'aube de turbine.
     
    4. Aube (1) de turbine suivant l'une des revendications 1 à 4, dans laquelle l'évidement (29) de matière a une forme de surface de base circulaire ou ovale.
     
    5. Aube (1) de turbine suivant l'une des revendications 1 à 4, dans laquelle l'évidement (29) de matière a une forme de surface de base oblongue rectiligne ou oblongue incurvée.
     
    6. Turbine, notamment turbine à gaz, ayant un étage de turbines, comprenant une pluralité d'aubes (1) de turbine, caractérisée en ce que le au moins un étage de turbine comprend une pluralité d'aubes mobiles de turbine et/ou d'aubes directrices de turbine conformes à une aube (1) de turbine suivant l'une des revendications précédentes.
     




    Zeichnung








    Angeführte Verweise

    IN DER BESCHREIBUNG AUFGEFÜHRTE DOKUMENTE



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