LEITSCHAUFEL, VERDICHTERSTUFE, STRÖMUNGSMASCHINE UND VERFAHREN ZUM BETREIBEN EINER STRÖMUNGSMASCHINE

Abstract

 Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leitschaufel, insbesondere Austrittsleitschaufel und/oder für eine Verdichterstufe einer Gasturbine, wobei die Schaufel ein Schaufelblatt mit einem ersten Schaufelblattabschnitt (10) und einem zweiten Schaufelblattabschnitt (20) aufweist und der erste Schaufelblattabschnitt relativ zu dem zweiten Schaufelblattabschnitt um eine Drehachse (D) reversibel von einer ersten Stellung in eine zweite Stellung drehbar ist, wobei in wenigstens einem Profilschnitt des Schaufelblatts die Drehachse außerhalb eines Profils (11) des ersten Schaufelblattabschnitts angeordnet ist und/oder ein Profil des ersten Schaufelblattabschnitts eine Saugseite (12) mit einem ersten (12A) und einem, insbesondere daran anschließenden, zweiten Konturabschnitt (12B) und ein Profil (21) des zweiten Schaufelblattabschnitts einen druckseitigen Konturabschnitt (21A), den in der ersten Stellung der erste Konturabschnitt und in der zweiten Stellung stattdessen der zweite Konturabschnitt in Umfangsrichtung überdeckt, aufweisen und/oder ein Profil des zweiten Schaufelblattabschnitts in wenigstens einem Punkt (P2) in einem stromaufwärtigsten Zehntel seiner Saugseite eine saugseitige Tangente (T2) und ein Profil des ersten Schaufelblattabschnitts in einem diesem Punkt in der ersten oder zweiten Stellung nächstgelegenen Punkt eine Tangente (Tl) aufweisen, die miteinander einen Winkel (α) von wenigstens 20° bilden, und/oder wobei der erste Schaufelblattabschnitt von dem zweiten Schaufelblattabschnitt durch einen Spalt (S) getrennt und an wenigstens einer um die Drehachse drehbaren Plattform (40) angeordnet ist.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leitschaufel, eine Verdichterstufe für eine Gasturbine sowie eine Strömungsmaschine, insbesondere Gasturbine, mit der Leitschaufel und ein Verfahren zum Betreiben der Strömungsmaschine, insbesondere Gasturbine,.

[0002] Eine Aufgabe einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Leitschaufel zur Verfügung zu stellen und/oder den Betrieb einer Strömungsmaschine, insbesondere Gasturbine, zu verbessern.

[0003] Diese Aufgabe wird durch eine Leitschaufel mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Ansprüche 6, 7 stellen eine Verdichterstufe für eine Gasturbine bzw. eine Strömungsmaschine, insbesondere Gasturbine, mit einer oder mehreren hier beschriebenen Leitschaufeln unter Schutz. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

[0004] Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist eine Leitschaufel ein Schaufelblatt auf, welches seinerseits einen ersten Schaufelblattabschnitt und einen zweiten Schaufelblattabschnitt aufweist, wobei der erste Schaufelblattabschnitt relativ zu dem zweiten Schaufelblattabschnitt um eine Drehachse reversibel von einer ersten Stellung in eine zweite Stellung drehbar, vorzugsweise drehbar gelagert, ist.

[0005] Durch eine Verdrehung um eine Drehachse kann in einer Ausführung eine kompakte, zuverlässige, präzise und/oder mechanisch und/oder aerodynamisch günstige Verstellkinematik realisiert werden.

[0006] In einer Ausführung bildet die Drehachse mit einer Radialrichtung einen Winkel, der höchstens 15° beträgt, in einer Weiterbildung erstreckt sie sich in Radialrichtung. Dadurch kann in einer Ausführung eine besonders vorteilhafte Verstellkinematik realisiert werden.

[0007] Eine Axialrichtung ist in einer Ausführung parallel zu einer Dreh- bzw.
(Haupt)Maschinenachse einer Strömungsmaschine, insbesondere Gasturbine, für die bzw. in der die Leitschaufel in einer Ausführung vorgesehen bzw. angeordnet ist bzw. verwendet wird, eine Umfangsrichtung in einer Ausführung eine Rotationsrichtung um diese Dreh- bzw. (Haupt)Maschinenachse, eine Radialrichtung eine Richtung senkrecht zur Axial- und Umfangsrichtung bzw. eine Richtung(sachse), die die Dreh- bzw. (Haupt)Maschinenachse senkrecht schneidet. Eine Durchströmungsrichtung ist in einer Ausführung eine Richtung einer vorgesehenen bzw. Auslegungsdurchströmung und/oder eine Richtung von einer Vorder- zu einer Hinterkante der Leitschaufel bzw. ihres Schaufelblatts und/oder parallel zur Dreh- bzw.
(Haupt)Maschinenachse bzw. Axialrichtung und/oder, in einer Ausführung parallel zur Dreh- bzw. (Haupt)Maschinenachse bzw. Axialrichtung, von einem Eintritt zu einem Austritt der Turbomaschine, "stromaufwärtig" damit, in einer Ausführung in bzw. bezüglich bzw. längs der axialen Richtung, in Richtung zur Vorderkante bzw. zum Eintritt hin, "stromabwärtig" in Richtung zur Hinterkante bzw. zum Austritt hin, in einer Ausführung in bzw. bezüglich bzw. längs der axialen Richtung zur Hinterkante bzw. zum Austritt hin. Eine Vorderkante ist entsprechend eine stromaufwärtige(re) bzw. einem Eintritt nähere Kante, eine Hinterkante entsprechend eine stromabwärtige(re) bzw. einem Austritt nähere Kante. In einer Ausführung ist ein stromaufwärtigster Punkt eines Schnitts eines Schaufelblatts bzw. seines ersten bzw. zweiten Schaufelblattabschnitts mit einem Zylinder um die Dreh- bzw.
(Haupt)Maschinenachse eine Vorderkante und ein stromabwärtigster Punkt dieses Schnitts, d.h. auf gleicher radialer Höhe, eine Hinterkante eines Profil(schnitt)s dieses Schaufelblatt(abschnitt)s, die Verbindungslinie eine (Profil)Sehne dieses Profil(schnitt)s und das Profil bzw. der Profilschnitt selber der, insbesondere ebene, (Quer)schnitt, der diese (Profil)Sehne enthält und auf einer (Geraden der) kürzesten Verbindung zwischen Dreh- bzw. (Haupt)Maschinenachse und (Profil)Sehne senkrecht steht. In einer Ausführung definieren bzw. bilden radial aufeinanderfolgende, in einer Ausführung längs der Fädelachse aufgefädelte, Profil(schnitt)e das Schaufelblatt bzw. seine Außenkontur und entsprechend Elemente dieser Profil(schnitt)e als Profil(schnitt)e den ersten Schaufelblattabschnitt bzw. dessen Außenkontur und andere Elemente dieser Profil(schnitt)e als Profil(schnitt)e den zweiten Schaufelblattabschnitt bzw. dessen Außenkontur. Profil und Profilschnitt können insbesondere gleichbedeutend sein.

[0008] Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist in einem oder mehreren Profil(schnitt)en des Schaufelblatts die Drehachse außerhalb eines Profil(schnitt)s des ersten Schaufelblattabschnitts angeordnet. In einer Ausführung ist die Drehachse außerhalb des Schaufelblatts angeordnet.

[0009] Dadurch kann in einer Ausführung eine besonders vorteilhafte Verstellkinematik realisiert werden.

[0010] Zusätzlich oder alternativ weisen nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in einem oder mehreren Profil(schnitt)en des Schaufelblatts

• ein Profil(schnitt) des ersten Schaufelblattabschnitts eine Saugseite mit einem ersten und einem, in einer Ausführung daran, insbesondere stromaufwärts, anschließenden, zweiten Konturabschnitt und
• ein Profil(schnitt) des zweiten Schaufelblattabschnitts einen druckseitigen Konturabschnitt auf,
  wobei
• in der ersten Stellung der erste Konturabschnitt des ersten Schaufelblattabschnitts den druckseitigen Konturabschnitt des zweiten Schaufelblattabschnitts in Umfangsrichtung überdeckt und
• in der zweiten Stellung stattdessen der zweite Konturabschnitt des ersten Schaufelblattabschnitts den druckseitigen Konturabschnitt des zweiten Schaufelblattabschnitts in Umfangsrichtung überdeckt.

[0011] In einer Ausführung überdeckt in der ersten Stellung ein erster Abschnitt der Saugseite des ersten Schaufelblattabschnitts einen Abschnitt der Druckseite des zweiten Schaufelblattabschnitts in Umfangsrichtung und in der zweiten Stellung stattdessen ein zweiter Abschnitt der Saugseite des ersten Schaufelblattabschnitts diesen Abschnitt der Druckseite des zweiten Schaufelblattabschnitts in Umfangsrichtung. Dadurch kann in einer Ausführung eine, insbesondere aerodynamisch und/oder mechanisch, besonders vorteilhafte, in einer Ausführung verlustarme, kompakte, einfache und/oder zuverlässige, Verstellung der Leitschaufel realisiert werden.

[0012] Gemäß einer Ausführungsform kann der drehbare erste Schaufelblattabschnitt in einer Durchströmungsrichtung stromaufwärtig und der zweite Schaufelblattabschnitt in einer Durchströmungsrichtung gesehen stromabwärtig des ersten Schaufelblattabschnitts angeordnet sein.

[0013] Durch eine Verstellung des stromaufwärtigen ersten Schaufelblattabschnitts gegenüber dem stromabwärtigen zweiten Schaufelblattabschnitt können in einer Ausführung vorteilhaft Variationen eines Anström- bzw. Inzidenzwinkels wenigstens teilweise kompensiert, in einer Ausführung mit einer solchen Variation üblicherweise einhergehende Druckverluste und/oder Wirkungsgradeinbußen reduziert werden.

[0014] Gemäß einer weiteren und ggf. unabhängig zu beanspruchenden Ausführungsform kann der drehbare erste Schaufelblattabschnitt in einer Durchströmungsrichtung stromabwärtig und der zweite Schaufelblattabschnitt in einer Durchströmungsrichtung gesehen dem ersten Schaufelblattabschnitts stromaufwärts vorgelagert angeordnet sein. Dies erlaubt die Abströmbedingung vorteilhaft zu variieren.

[0015] Zusätzlich oder alternativ weist nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in einem oder mehreren Profil(schnitt)en des Schaufelblatts

• ein, insbesondere das/der, Profil(schnitt) des zweiten Schaufelblattabschnitts in wenigstens einem Punkt, der in einem stromaufwärtigsten bzw. vorderkantennächsten Zehntel, in einer Ausführung in einem stromaufwärtigsten bzw. vorderkantennächsten Zwanzigstel, einer bzw. der Saugseite dieses Profil(schnitt)s des zweiten Schaufelblattabschnitts liegt, eine saugseitige Tangente (an das Profil bzw. den Profilschnitt des zweiten Schaufelblattabschnitts) auf; und
• ein, insbesondere das/der, Profil(schnitt) des ersten Schaufelblattabschnitts in einem (saugseitigen) Punkt, der diesem Punkt der Saugseite des Profil(schnitt)s des zweiten Schaufelblattabschnitts in der ersten oder zweiten Stellung am nächsten gelegen ist, eine Tangente (an das Profil bzw. den Profilschnitt des ersten Schaufelblattabschnitts) auf, die mit dieser saugseitigen Tangente einen Winkel von wenigstens 20° bildet.

[0016] Dadurch kann in einer Ausführung eine negativer Effekt einer Leckage(rück)strömung zwischen erstem und zweiten Schaufelblattabschnitt, insbesondere die Gefahr einer Ablösung dieser Strömung von der Saugseite des zweiten Schaufelblattabschnitts, reduziert werden.

[0017] Zusätzlich oder alternativ sind nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung der erste Schaufelblattabschnitt von dem zweiten Schaufelblattabschnitt durch einen Spalt, insbesondere einen Kontaktspalt bzw. Spalt, in dem der erste und zweite Schaufelblattabschnitt einander kontaktieren, oder einen freien Spalt bzw. Spalt, in dem der erste und zweite Schaufelblattabschnitt einander nicht kontaktieren, getrennt bzw. der erste und zweite Schaufelblattabschnitt unverbunden.

[0018] Zusätzlich oder alternativ ist nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung der erste Schaufelblattabschnitt an, in einer Ausführung auf, wenigstens einer um die Drehachse drehbaren, in einer Ausführung drehbar gelagerten, Plattform, insbesondere einem Drehteller angeordnet, in einer Ausführung an bzw. auf zwei einander radial gegenüberliegenden Plattformen bzw. Drehtellern, zwischen denen dann der erste Schaufelblattabschnitt angeordnet ist. In einer Ausführung ist der erste Schaufelblattabschnitt mit der bzw. einer oder beiden Plattformen bzw. Drehtellern zerstörungsfrei lösbar, insbesondere reib- und/oder formschlüssig, oder nicht zerstörungsfrei lösbar, insbesondere stoffschlüssig, verbunden oder integral ausgebildet. Zusätzlich oder alternativ ist in einer Ausführung der erste Schaufelblattabschnitt am Rand der bzw. einer oder beiden Plattformen bzw. Drehtellern angeordnet.

[0019] Dadurch kann in einer Ausführung eine besonders vorteilhafte, in einer Ausführung verlustarme, kompakte, einfache und/oder zuverlässige, Verstellung der Leitschaufel realisiert werden.

[0020] In einer Ausführung variiert ein Abstand zu der Drehachse längs des ersten Konturabschnitts des ersten Schaufelblattabschnitts um höchstens 10%, insbesondere um höchstens 5%, in einer Ausführung um höchstens 1%, insbesondere kann der erste Konturabschnitt somit ein Segment eines (ersten) Kreises um die Drehachse sein.

[0021] Zusätzlich oder alternativ variiert in einer Ausführung ein Abstand zu der Drehachse längs des zweiten Konturabschnitts des ersten Schaufelblattabschnitts um höchstens 10%, insbesondere um höchstens 5%, in einer Ausführung um höchstens 1%, insbesondere kann der zweite Konturabschnitt somit ein Segment eines, insbesondere des ersten, Kreises um die Drehachse sein.

[0022] Zusätzlich oder alternativ variiert in einer Ausführung ein Abstand zu der Drehachse längs des druckseitigen Konturabschnitts des zweiten Schaufelblattabschnitts um höchstens 10%, insbesondere um höchstens 5%, in einer Ausführung um höchstens 1%, insbesondere kann der druckseitige Konturabschnitt somit ein Segment eines, insbesondere zu dem ersten Kreis konzentrischen, Kreises um die Drehachse sein.

[0023] Entsprechend weist in einer Ausführung der erste Schaufelblattabschnitt einen kegel- oder zylinderartigen Bereich, der den bzw. die ersten und zweiten Konturabschnitte aufweist, und/oder der zweite Schaufelblattabschnitt einen, insbesondere hierzu kongruenten, kegel- oder zylinderförmigen Bereich auf, der den bzw. die druckseitigen Konturabschnitte aufweist.

[0024] Dadurch kann in einer Ausführung eine besonders vorteilhafte, in einer Ausführung verlustarme und/oder kompakte, Verstellung der Leitschaufel realisiert werden.

[0025] In einer Ausführung weist die Leitschaufel eine, in einer Ausführung elastische und/oder kontaktierende, Dichtung, in einer Ausführung eine Lippen- oder Bürstendichtung, auf, die eine Spaltbreite zwischen einander in der ersten und/oder zweiten Stellung gegenüberliegenden Bereichen des ersten und zweiten Schaufelblattabschnitts reduziert bzw. hierzu vorgesehen, insbesondere eingerichtet ist bzw. verwendet wird. Die Dichtung kann insbesondere an dem zweiten Schaufelblattabschnitt, insbesondere dem druckseitigen Konturabschnitt des zweiten Schaufelblattabschnitts, und/oder an dem ersten Schaufelblattabschnitt, insbesondere an dem ersten und/oder zweiten Konturabschnitt des ersten Schaufelblattabschnitts, angeordnet sein.

[0026] Dadurch kann in einer Ausführung eine besonders vorteilhafte, in einer Ausführung verlustarme, Verstellung der Leitschaufel realisiert werden.

[0027] In einer Ausführung ist die Drehachse auf der Seite der Druckseite des Schaufelblatts bzw. seitlich von der Druckseite des Schaufelblatts angeordnet.

[0028] Zusätzlich oder alternativ ist die Drehachse in einer Ausführung in dem wenigstens einen Profilschnitt des Schaufelblatts, in einer Ausführung in axialer Richtung, stromabwärts nach oder stromaufwärts vor einer Vorderkante des Profil(schnitt)s des zweiten Schaufelblattabschnitts angeordnet. In einer Ausführung ist die Drehachse, in einer Ausführung in axialer Richtung, stromabwärts nach einer Vorderkante des zweiten Schaufelblattabschnitts angeordnet.

[0029] Zusätzlich oder alternativ ist die Drehachse in einer Ausführung in dem wenigstens einen Profilschnitt des Schaufelblatts, in einer Ausführung in axialer Richtung, stromaufwärts vor einer Hinterkante des Profil(schnitt)s des zweiten Schaufelblattabschnitts angeordnet. In einer Ausführung ist die Drehachse, in einer Ausführung in axialer Richtung, stromaufwärts vor einer Hinterkante des zweiten Schaufelblattabschnitts angeordnet.

[0030] Zusätzlich oder alternativ ist die Drehachse in einer Ausführung in der ersten und/oder zweiten Stellung in dem wenigstens einen Profilschnitt des Schaufelblatts, in einer Ausführung in axialer Richtung, stromabwärts nach einer Vorderkante des Profil(schnitt)s des ersten Schaufelblattabschnitts angeordnet. In einer Ausführung ist die Drehachse in der ersten und/oder zweiten Stellung, in einer Ausführung in axialer Richtung, stromabwärts nach einer Vorderkante des ersten Schaufelblattabschnitts angeordnet.

[0031] Zusätzlich oder alternativ ist die Drehachse in einer Ausführung in dem wenigstens einen Profilschnitt des Schaufelblatts außerhalb des Profil(schnitt)s des zweiten Schaufelblattabschnitts angeordnet. In einer Ausführung ist die Drehachse außerhalb des zweiten Schaufelblattabschnitts angeordnet.

[0032] Dadurch kann in einer Ausführung eine, insbesondere aerodynamisch und/oder mechanisch, besonders vorteilhafte, in einer Ausführung verlustarme, kompakte, einfache und/oder zuverlässige, Verstellung der Leitschaufel realisiert werden.

[0033] In einer Ausführung weist die Leitschaufel ein Außendeckband, das in einer Ausführung radial außen von dem Schaufelblatt angeordnet ist, und/oder Innendeckband auf, das in einer Ausführung radial innen von dem Schaufelblatt angeordnet ist.

[0034] In einer Ausführung ist der erste Schaufelblattabschnitt, in einer Ausführung über die bzw. eine der Plattform(en), um die Drehachse drehbar an dem Außendeckband angeordnet, in einer Ausführung gelagert.

[0035] Zusätzlich oder alternativ ist in einer Ausführung der erste Schaufelblattabschnitt, in einer Ausführung über die bzw. andere der Plattform(en), um die Drehachse drehbar an dem Innendeckband angeordnet, in einer Ausführung gelagert.

[0036] Zusätzlich oder alternativ ist in einer Ausführung der zweite Schaufelblattabschnitt fest, insbesondere drehfest, in einer Ausführung ortsfest, an dem Außendeckband angeordnet, in einer Ausführung mit dem Außendeckband zerstörungsfrei lösbar, insbesondere reib- und/oder formschlüssig, oder nicht zerstörungsfrei lösbar, insbesondere stoffschlüssig, verbunden oder integral ausgebildet.

[0037] Zusätzlich oder alternativ ist in einer Ausführung der zweite Schaufelblattabschnitt fest, insbesondere drehfest, in einer Ausführung ortsfest, an dem Innendeckband angeordnet, in einer Ausführung mit dem Innendeckband zerstörungsfrei lösbar, insbesondere reib- und/oder formschlüssig, oder nicht zerstörungsfrei lösbar, insbesondere stoffschlüssig, verbunden oder integral ausgebildet.

[0038] Dadurch kann in einer Ausführung eine, insbesondere aerodynamisch und/oder mechanisch, besonders vorteilhafte, in einer Ausführung verlustarme, kompakte, einfache und/oder zuverlässige, Verstellung der Leitschaufel realisiert werden.

[0039] Die vorliegende Erfindung ist für Gasturbinen und insbesondere deren Verdichterstufen, und/oder Austrittsleitgitter besonders geeignet und wird entsprechend in einer Ausführung hierfür, besonders bevorzugt also als bzw. in einem Verdichterstufenaustrittsleitgitter(schaufel) einer Gasturbine, insbesondere Flugtriebwerk-Gasturbine, verwendet bzw. hierbei eingesetzt, ohne jedoch hierauf beschränkt zu sein.

[0040] Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung wird bzw. werden zum bzw. beim Betreiben einer Strömungsmaschine, insbesondere Gasturbine, mit einer oder mehreren hier beschriebenen Leitschaufeln deren erste(r) Schaufelblattabschnitt(e), in einer Ausführung synchron, von der ersten in die zweite Stellung verstellt bzw. -dreht.

[0041] In einer Ausführung ist ein axialer Abstand zwischen einer Vorderkante des ersten Schaufelblattabschnitts und einer Hinterkante des zweiten Schaufelblattabschnitts der Leitschaufel(n) in der zweiten Stellung bzw. eine axiale Erstreckung der Leitschaufel(n) in der zweiten Stellung kürzer als in der ersten Stellung. Zusätzlich oder alternativ ist in einer Ausführung ein Abstand in Umfangsrichtung zwischen einer Vorderkante des ersten Schaufelblattabschnitts und einer Vorder- oder Hinterkante oder Saugseite des zweiten Schaufelblattabschnitts der Leitschaufel(n) in der zweiten Stellung bzw. eine axiale Erstreckung der Leitschaufel(n) in der zweiten Stellung kürzer als in der ersten Stellung.

[0042] Zusätzlich oder alternativ wird/werden in einer Ausführung der erste Schaufelblattabschnitt der Leitschaufel bzw. die ersten Schaufelblattabschnitte der Leitschaufeln in bzw. zum Betrieben in einem Betriebspunkt mit einem saugseitige(re)n Anströmwinkel in die zweite Stellung und/oder in bzw. zum Betrieben in einem Betriebspunkt mit einem druckseitige(re)n Anströmwinkel in die erste Stellung verstellt bzw. -dreht.

[0043] Dadurch kann in einer Ausführung der Betrieb der Strömungsmaschine, insbesondere Gasturbine, insbesondere ihr Wirkungsgrad, verbessert werden.

[0044] Natürlich sind neben der ersten und zweiten Stellung noch weitere Zwischenstellungen und/oder über die erste bzw. zweite Stellung hinausgehenden Stellungen bzw. Winkellagen möglich, insbesondere ist in einer Ausführung der erste Schaufelblattabschnitt, vorzugsweise kontinuierlich, in Stellungen zwischen der ersten und zweiten Stellung und/oder über die erste und/oder zweite Stellung hinaus verstell- bzw. -drehbar.

[0045] Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert:

Fig. 1

eine Leitschaufel nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in einer ersten Stellung;

Fig. 2

die Leitschaufel in einer zweiten Stellung; und

Fig. 3

die in der ersten Stellung mit eingezeichneten Tangenten.

[0046] Fig. 1 zeigt einen Profilschnitt eines Schaufelblatts einer Leitschaufel nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in einer ersten Stellung.

[0047] Das Schaufelblatt weist einen stromaufwärtigen ersten Schaufelblattabschnitt 10, der in dem Profilschnitt der Fig. 1 ein(en) Profil(schnitt) 11 mit einer Saugseite 12 aufweist, und einen in einer Durchströmungsrichtung (von links nach rechts in Fig. 1) zweiten Schaufelblattabschnitt 20 auf, der in dem Profilschnitt der Fig. 1 ein(en) Profil(schnitt) 21 aufweist.

[0048] Der zweite Schaufelblattabschnitt 20 ist an einem Außendeckband 30 fest angeordnet.

[0049] Der erste Schaufelblattabschnitt 10 ist von dem zweiten Schaufelblattabschnitt durch einen Spalt S getrennt, in dem eine am zweiten Schaufelblattabschnitt 20 angeordnete Dichtung 22 angeordnet ist, welche die Spaltbreite, wenigstens im Wesentlichen, auf Null reduziert. Der erste und zweite Schaufelblattabschnitt können einander kontaktieren, gleichermaßen kann ein freier Spalt zwischen diesen ausgebildet sein.

[0050] Der erste Schaufelblattabschnitt 10 ist an einer um eine Drehachse D drehbaren Plattform 40 angeordnet und über diese Plattform 40 um die Drehachse D drehbar an dem Außendeckband 30 gelagert. Am radial (senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1) gegenüberliegenden und daher in Fig. 1 nicht sichtbaren anderen Ende der Leitschaufel kann diese in analoger Weise an einem Innendeckband angeordnet oder auch innendeckbandlos ausgeführt sein.

[0051] Die Drehachse D ist auf der Seite der Druckseite (unten in Fig. 1) und in dem Profilschnitt der Fig. 1 außerhalb des Profils 11 des ersten Schaufelblattabschnitts 10, stromabwärts nach einer Vorderkante 23, stromaufwärts vor einer Hinterkante 24 und außerhalb des Profils 21 des zweiten Schaufelblattabschnitts 20 angeordnet.

[0052] Die Saugseite 12 des Profils 11 des ersten Schaufelblattabschnitts 10 weist einen ersten Konturabschnitt 12A und einen daran stromaufwärtig anschließenden zweiten Konturabschnitt 12B auf, das Profil 21 des zweiten Schaufelblattabschnitts 20 einen druckseitigen Konturabschnitt 21A.

[0053] In der in Fig. 1 gezeigten ersten Stellung überdeckt der erste Konturabschnitt 12A den druckseitigen Konturabschnitt 21A in Umfangsrichtung (vertikal in Fig. 1).

[0054] Wenn ein Anströmwinkel der Leitschaufel sich zu deren Saugseite (nach oben in Fig. 1) hin verlagert bzw. saugseitiger wird, wird der erste Schaufelblattabschnitt 10 um die Drehachse D in die in Fig. 2 gezeigte zweite Stellung verstellt bzw. (ver)dreht.

[0055] In dieser zweiten Stellung überdeckt statt des ersten Konturabschnitts 12A nun der zweite Konturabschnitt 12B den druckseitigen Konturabschnitt 21A in Umfangsrichtung (der erste Konturabschnitt 12A überdeckt dabei einen anderen (druckseitigen) Konturabschnitt des Profil(schnitt)s 21 des zweiten Schaufelblattabschnitts 20). Mit anderen Worten tritt durch das Verdrehen von der ersten in die zweite Stellung der zweite Konturabschnitt 12B relativ zum zweiten Schaufelblattabschnitt 20 an die Stelle des ersten Konturabschnitts 12A.

[0056] Wenn der Anströmwinkel sich zur Druckseite (nach unten in Fig. 1) hin verlagert bzw. druckseitiger wird, wird der erste Schaufelblattabschnitt 10 um die Drehachse D wieder in die in Fig. 1 gezeigte erste Stellung zurück verstellt bzw. (ver)dreht.

[0057] Natürlich sind neben der ersten und zweiten Stellung noch weitere Zwischenstellungen und/oder über die erste bzw. zweite Stellung hinausgehende Stellungen bzw. Winkellagen möglich.

[0058] Der erste und zweite Konturabschnitt 12A, 12B sind im Ausführungsbeispiel, wenigstens im Wesentlichen, Kreissegmente desselben Kreises, der druckseitige Konturabschnitt 21A, wenigstens im Wesentlichen, ein Kreissegment eines hierzu konzentrischen Kreises, so dass die Abstände r, R zur Drehachse D längs dieser Konturabschnitte, wenigstens im Wesentlichen, konstant sind.

[0059] Fig. 3 zeigt den Profilschnitt der Fig. 1, wobei ein Punkt P2 eingezeichnet ist, der in einem stromaufwärtigsten Zwanzigstel der Saugseite (oben in Fig. 3) des zweiten Schaufelblattabschnitts 20 bzw. Profil(schnitt)s 21 liegt, d.h. ein saugseitiger Punkt im Bereich bzw. der Nähe der Vorderkante 23.

[0060] Zusätzlich ist der diesem Punkt P2 nächstgelegene Punkt P1 der Saugseite des ersten Schaufelblattabschnitts 10 bzw. Profil(schnitt)s 11 eingezeichnet.

[0061] Außerdem sind die saugseitige Tangente T2 im Punkt P2 (an die Saugseite des zweiten Schaufelblattabschnitts 20 bzw. Profil(schnitt)s 21) und die saugseitige Tangente T1 im Punkt P1 (an die Saugseite des ersten Schaufelblattabschnitts 10 bzw. Profil(schnitt)s 11) sowie der Winkel α zwischen diesen beiden Tangenten T1, T2 eingezeichnet, der mehr als 20° beträgt.

[0062] Hierdurch wird die Gefahr einer Ablösung einer Leckage(rück)strömung, die zwischen den beiden Schaufelblattabschnitten 10, 20 durch den Spalt zur Vorderkante 23 des zweiten Schaufelblattabschnitts 20 hin strömt, von der Saugseite des zweiten Schaufelblattabschnitts 20 bzw. Profil(schnitt)s 21 reduziert.

[0063] Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläutert wurden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist. Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den exemplarischen Ausführungen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die Anwendungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung von mindestens einer exemplarischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere in Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt.

Bezugszeichenliste

[0064] 

10

erster Schaufelblattabschnitt

11

Profil(schnitt)

12

Saugseite

12A

erster Konturabschnitt

12B

zweiter Konturabschnitt

20

zweiter Schaufelblattabschnitt

21

Profil(schnitt)

21A

druckseitiger Konturabschnitt

22

Dichtung

23

Vorderkante

24

Hinterkante

30

Außendeckband

40

Plattform

D

Drehachse

P1

P2 nächstgelegener Punkt der Saugseite des Profil(schnitt)s 11

P2

vorderkantennaher Punkt der Saugseite des Profil(schnitt)s 21

r, R

Abstand

S

Spalt

T1

Tangente

T2

Tangente

Ansprüche

1. Leitschaufel, insbesondere Austrittsleitschaufel und/oder für eine Verdichterstufe einer Gasturbine, wobei die Schaufel ein Schaufelblatt mit einem ersten Schaufelblattabschnitt (10) und einem zweiten Schaufelblattabschnitt (20) aufweist und der erste Schaufelblattabschnitt (10) relativ zu dem zweiten Schaufelblattabschnitt (20) um eine Drehachse (D) reversibel von einer ersten Stellung in eine zweite Stellung drehbar ist, wobei in wenigstens einem Profilschnitt des Schaufelblatts die Drehachse (D) außerhalb eines Profils (11) des ersten Schaufelblattabschnitts (10) angeordnet ist und/oder ein Profil (11) des ersten Schaufelblattabschnitts eine Saugseite (12) mit einem ersten (12A) und einem, insbesondere daran anschließenden, zweiten Konturabschnitt (12B) und ein Profil (21) des zweiten Schaufelblattabschnitts (20) einen druckseitigen Konturabschnitt (21A), den in der ersten Stellung der erste Konturabschnitt (12A) und in der zweiten Stellung stattdessen der zweite Konturabschnitt (12B) in Umfangsrichtung überdeckt, aufweisen und/oder
wobei der erste Schaufelblattabschnitt (10) von dem zweiten Schaufelblattabschnitt (20) durch einen Spalt (S) getrennt und an wenigstens einer um die Drehachse (D) drehbaren Plattform (40) angeordnet ist.

2. Leitschaufel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Schaufelblattabschnitt (20) in einer Durchströmungsrichtung gesehen stromabwärts des ersten Schaufelblattabschnitts (10) liegt.

3. Leitschaufel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Schaufelblattabschnitt (20) in einer Durchströmungsrichtung gesehen stromaufwärts des ersten Schaufelblattabschnitts (10) liegt.

4. Leitschaufel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, ein Profil des zweiten Schaufelblattabschnitts in wenigstens einem Punkt (P2) in einem stromaufwärtigsten Zehntel seiner Saugseite eine saugseitige Tangente (T2) und ein Profil (11) des ersten Schaufelblattabschnitts in einem diesem Punkt (P2) in der ersten oder zweiten Stellung nächstgelegenen Punkt (P1) eine Tangente (T1) aufweisen, die miteinander einen Winkel (α) von wenigstens 20° bilden.

5. Leitschaufel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand (r) zu der Drehachse (D) längs des ersten Konturabschnitts (12A) um höchstens 10% variiert, ein Abstand (r) zu der Drehachse (D) längs des zweiten Konturabschnitts (12B) um höchstens 10% variiert und/oder ein Abstand (R) zu der Drehachse (D) längs des druckseitigen Konturabschnitts (21A) um höchstens 10% variiert, insbesondere der erste Schaufelblattabschnitt einen kegel- oder zylinderförmigen Bereich, der den ersten und zweiten Konturabschnitt aufweist, und/oder der zweite Schaufelblattabschnitt einen, insbesondere kongruenten, kegel- oder zylinderartigen Bereich aufweist, der den druckseitigen Konturabschnitt aufweist.

6. Leitschaufel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine, insbesondere elastische und/oder kontaktierende, Dichtung (22) zur Reduzierung einer Spaltbreite zwischen einander in der ersten und/oder zweiten Stellung gegenüberliegenden Bereichen des ersten und zweiten Schaufelblattabschnitts.

7. Leitschaufel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse auf der Seite der Druckseite und/oder in dem wenigstens einen Profilschnitt des Schaufelblatts stromabwärts nach oder stromaufwärts vor einer Vorderkante (23) und/oder stromaufwärts vor einer Hinterkante (24) und/oder außerhalb des Profils des zweiten Schaufelblattabschnitts angeordnet ist.

8. Leitschaufel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Außendeckband (30) und/oder Innendeckband, an dem der erste Schaufelblattabschnitt, insbesondere über die Plattform (40), um die Drehachse drehbar und/oder der zweite Schaufelblattabschnitt fest angeordnet ist.

9. Verdichterstufe für eine Gasturbine mit wenigstens einer Leitschaufel, insbesondere Austrittsleitschaufel, nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

10. Strömungsmaschine, insbesondere Gasturbine, mit wenigstens einer Leitschaufel, insbesondere Verdichterstufe, nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

11. Verfahren zum Betreiben einer Strömungsmaschine, insbesondere Gasturbine, nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schaufelblattabschnitt (10) der wenigstens einen Leitschaufel, insbesondere die ersten Schaufelblattabschnitte mehrerer Leitschaufeln nach einem der vorhergehenden Ansprüche, von der ersten in die zweite Stellung verstellt werden.

Zeichnung