CH709048A2 - Laufschaufel mit einer Dämpferanordnung für eine Turbine. - Google Patents

Abstract

Eine Laufschaufel zur Verwendung in einer Turbine einer Verbrennungsturbine. Die Laufschaufel enthält ein Schaufelblatt (25), das eine konkave Druckseitenwand und eine konvexe Saugseitenwand aufweist, die sich axial zwischen entsprechender Vorder- und Hinterkante und radial zwischen dem Fuss und einer äusseren Spitze erstrecken. Die Laufschaufel enthält ferner Zweifach-Dämpferkragen (52), die an dem Schaufelblatt (25) angeordnet sind. Jeder der Zweifach-Dämpferkragen (52) ist eingerichtet, um nach der Installation mit einem zugehörigen Dämpferkragen an wenigstens einer benachbarten Laufschaufel im Eingriff zu stehen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

[0001] Die vorliegende Anmeldung betrifft allgemein Vorrichtungen, Verfahren und/oder Systeme, die den Entwurf und die Herstellung von Turbinenlaufschaufeln betreffen. Insbesondere, aber nicht als eine Einschränkung, betrifft die vorliegende Anmeldung Vorrichtungen und Anordnungen, die Turbinenlaufschaufeln mit mehreren Dämpferkragen betreffen.

[0002] Es ist allgemein bekannt, dass in einer Verbrennungsturbine Luft, die in einem Verdichter unter Druck gesetzt wird, verwendet wird, um einen Brennstoff in einer Brennkammer zu verbrennen, um einen Strom heisser Verbrennungsgase zu erzeugen, woraufhin derartige Gase stromabwärts durch eine oder mehrere Turbinen strömen, so dass Energie aus ihnen entzogen werden kann. Entsprechend einer derartigen Turbine erstrecken sich allgemein Reihen von in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Laufschaufeln von einer tragenden Laufscheibe aus radial nach aussen. Jede Laufschaufel enthält gewöhnlich einen Schwalbenschwanz, der eine Montage und Demontage der Laufschaufel in einem zugehörigen Schwalbenschwanzschlitz in der Laufscheibe ermöglicht, sowie ein Schaufelblatt, das sich von dem Schwalbenschwanz aus radial nach aussen erstreckt und mit der Strömung des Arbeitsfluids durch die Turbine wechselwirkt. Das Schaufelblatt weist eine konkave Druckseite und eine konvexe Saugseite auf, die sich axial zwischen entsprechender Vorder- und Hinterkante und radial zwischen einem Fuss und einer Spitze erstrecken. Es wird verstanden, dass die Schaufelspitze von einer radial äusseren stationären Oberfläche eng beabstandet ist, um eine dazwischen auftretende Leckage der Verbrennungsgase, die zwischen den Turbinenschaufeln stromabwärts strömen, zu minimieren.

[0003] Deckbänder an der Spitze des Schaufelblatts oder «Spitzendeckbänder» werden oft an hinteren Stufen oder Laufschaufeln angewandt, um einen Kontaktpunkt an der Spitze zu schaffen, Schaufelfrequenzen zu bewältigen, eine Dämpfungsquelle (d.h. durch Verbindung der Spitzen benachbarter Laufschaufeln) zu ermöglichen und eine über der Spitze auftretende Leckage des Arbeitsfluids zu reduzieren. Bei gegebener Länge der Laufschaufeln in den hinteren Stufen schafft die Dämpfungsfunktion der Spitzendeckbänder einen merklichen Vorteil für die Dauerhaltbarkeit. Angesichts des Gewichts, das das Spitzendeckband der Anordnung hinzufügt, und anderer Entwurfskriterien, die das Aushalten von Tausenden von Betriebsstunden unter Einwirkung hoher Temperaturen und extremer mechanischer Belastungen enthalten, ist jedoch das uneingeschränkte Nutzen der Vorteile schwierig. Während grosse Spitzendeckbänder wegen ihrer effektiven Art, in der sie den Gaspfad abdichten, und der robusten Verbindung, die sie zwischen benachbarten Laufschaufeln schaffen können, erwünscht sind, wird ein Fachmann auf dem Gebiet folglich erkennen, dass grössere Spitzendeckbänder wegen der erhöhten Ziehlasten auf die Laufscheibe, insbesondere an der Basis des Schaufelblatts, problematisch sind, da diese die gesamte Last der Schaufel tragen muss.

[0004] Eine weitere Überlegung ist, dass sich die Leistungsabgabe und Effizienz von Gasturbinen verbessern, wenn die Grösse der Turbine und insbesondere die Luftmenge, die durch sie hindurchströmen kann, steigen. Die Grösse der Turbine ist jedoch durch die betriebsfähige Länge der Turbinenschaufeln begrenzt, wobei längere Turbinenlaufschaufeln eine Vergrösserung des Strömungspfads durch die Turbine ermöglichen. Längere Laufschaufeln sind aber höheren mechanischen Belastungen ausgesetzt, die weitere Anforderungen an die Schaufeln und die Laufscheibe, die sie hält, stellen. Längere Laufschaufeln verringern während des Betriebs auch die Eigenfrequenzen der Schaufeln, was die Schwingungsantwort der Laufschaufeln erhöht. Diese zusätzliche Schwingungslast stellt noch höhere Anforderungen an die Laufschaufelkonstruktion, was die Lebensdauer der Komponente weiter verkürzen kann und in einigen Fällen Schwingungslasten verursachen kann, die andere Funktionen der Turbine beschädigen. Eine Möglichkeit, um die Schwingungslast längerer Laufschaufeln zu bewältigen, besteht in der Verwendung der Deckbänder, die benachbarte Laufschaufeln miteinander verbinden. Wie jedoch erwähnt, kann das zusätzliche Gewicht des Deckbands einen Grossteil des Nutzens zunichtemachen.

[0005] Eine Möglichkeit, sich dem zu widmen, besteht darin, das Deckband niedriger an dem Schaufelblatt der Laufschaufel anzuordnen. D.h., anstatt das Deckband der Spitze der Laufschaufel hinzuzufügen, wird das Deckband in der Nähe des mittleren radialen Abschnitts des Schaufelblatts angeordnet. In dem hierin verwendeten Sinne wird ein derartiges Deckband als «Dämpferkragen» bezeichnet. An diesem kleineren (oder mehr innen befindlichen) Radius verursacht die Masse des Kragens ein reduziertes Lastniveau für die Laufschaufel. Diese Art eines Kragens hinterlässt jedoch einen Abschnitt des Schaufelblatts der Laufschaufel (d.h. den Abschnitt des Schaufelblatts, der sich aussen von dem Dämpferkragen erstreckt) uneingeschränkt. Dieser auskragende Abschnitt des Schaufelblatts führt gewöhnlich zu einer niederfrequenteren Schwingung und erhöhten Schwingungslasten, die für die Turbine schadhaft sein können. Dementsprechend wäre eine neuartige Laufschaufelkonstruktion, die diese Lasten reduzieren oder beschränken würde, auf dem Markt für solche Produkte wertvoll.

KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

[0006] Die vorliegende Anmeldung beschreibt somit eine Laufschaufel zur Verwendung in einer Turbine einer Verbrennungsturbine. Die Laufschaufel kann ein Schaufelblatt enthalten, das sich von einer Verbindung mit einem Fuss aus erstreckt. Das Schaufelblatt kann eine konkave Druckseitenwand und eine konvexe Saugseitenwand enthalten, die sich axial zwischen zugehöriger Vorder- und Hinterkante und radial zwischen dem Fuss und einer äusseren Spitze erstrecken. Die Laufschaufel kann ferner Zweifach-Dämpferkragen enthalten, die an dem Schaufelblatt angeordnet sind. Jeder der Zweifach-Dämpferkragen kann eingerichtet sein, um nach der Installation mit einem entsprechenden Dämpferkragen an wenigstens einer benachbarten Laufschaufel im Eingriff zu stehen.

[0007] Beide der Zweifach-Dämpferkragen können eine Position an oder aussen von einem radialen Mittelbereich des Schaufelblatts aufweisen; wobei jeder der Zweifach-Dämpferkragen eine axiale Dicke aufweisen kann, die geringer als die halbe axiale Dicke ist, die das Schaufelblatt an einer radialen Höhe jedes der Dämpferkragen aufweist.

[0008] Die Zweifach-Dämpferkragen jeder vorstehend erwähnten Laufschaufel können einen inneren Dämpferkragen und einen äusseren Dämpferkragen enthalten, wobei der innere Dämpferkragen eine innere Position bezüglich des äusseren Dämpferkragens aufweist; wobei der innere Dämpferkragen einen sich in Umfangsrichtung von wenigstens entweder der Druckseitenwand und/oder der Saugseitenwand des Schaufelblatts, erstreckenden Vorsprung aufweisen kann; wobei der äussere Dämpferkragen einen sich in Umfangsrichtung von wenigstens entweder der Druckseitenwand und/oder der Saugseitenwand des Schaufelblatts erstreckenden Vorsprung aufweisen kann; und wobei die Laufschaufel eine Turbinenlaufschaufel aufweisen kann.

[0009] Der innere Dämpferkragen jeder beliebigen vorstehend erwähnten Laufschaufel kann sich von jeder von der Druckseitenwand und der Saugseitenwand des Schaufelblatts aus in Umfangsrichtung erstreckende Vorsprünge aufweisen; und der äussere Dämpferkragen kann sich von jeder von der Druckseitenwand und der Saugseitenwand des Schaufelblatts in Umfangsrichtung erstreckende Vorsprünge aufweisen.

[0010] Jeder von dem inneren Dämpferkragen und dem äusseren Dämpferkragen jeder beliebigen vorstehend erwähnten Laufschaufel kann Druckseitenkontaktflachen an entfernten Enden jedes der Umfangsvorsprünge aufweisen, die sich von der Druckseitenwand des Schaufelblatts aus erstrecken; wobei jeder von dem inneren Dämpferkragen und dem äusseren Dämpferkragen Saugseitenkontaktflachen an entfernten Enden jedes der Umfangsvorsprünge aufweisen kann, die sich von der Saugseitenwand des Schaufelblatts aus erstrecken.

[0011] Der innere Dämpferkragen und der äussere Dämpferkragen jeder beliebigen vorstehend erwähnten Laufschaufel kann so eingerichtet sein, dass die Druckseitenkontaktflachen mit den Saugseitenkontaktflachen zusammenpassen, um eine Verbindungsstelle dazwischen zu bilden, wenn die Laufschaufel eine installierte Position zwischen benachbarten Laufschaufeln mit der gleichen Konstruktion wie die Laufschaufel aufweist.

[0012] Der innere Dämpferkragen und der äussere Dämpferkragen jeder beliebigen vorstehend erwähnten Laufschaufel kann so eingerichtet sein, dass die Druckseitenkontaktflachen mit Saugseitenkontaktflachen einer ersten benachbarten Laufschaufel im Eingriff stehen, falls: die erste benachbarte Laufschaufel die gleiches Konstruktion wie die Laufschaufel aufweist; und die erste benachbarte Laufschaufel und die Laufschaufel eine vorbestimmte installierte Position bezüglich einander aufweisen; wobei der innere Dämpferkragen und der äussere Dämpferkragen derart eingerichtet sind, dass die Saugseitenkontaktflachen mit den Druckseitenkontaktflachen einer zweiten benachbarten Laufschaufel im Eingriff stehen, falls: die zweite benachbarte Laufschaufel die gleiches Konstruktion wie die Laufschaufel aufweist; und die zweite benachbarte Laufschaufel und die Laufschaufel eine vorbestimmte installierte Position bezüglich einander aufweisen.

[0013] Der äussere Dämpferkragen jeder beliebigen vorstehend erwähnten Laufschaufel kann eine Position in der Nähe der äusseren Spitze des Schaufelblatts aufweisen, und der innere Dämpferkragen weist eine Position in der Nähe des radialen Mittelbereichs des Schaufelblatts auf.

[0014] Der äussere Dämpferkragen jeder beliebigen vorstehend erwähnten Laufschaufel kann einen Kragen (ein Deckband) aufweisen, der knapp innen von der äusseren Spitze des Schaufelblatts angeordnet ist, und der innere Dämpferkragen weist einen Kragen auf, der in der Nähe einer radialen Mitte des Schaufelblatts angeordnet ist.

[0015] Der innere Dämpferkragen jeder beliebigen vorstehend erwähnten Laufschaufel kann einen aufweisen, der innerhalb eines ersten Bereichs von radialen Höhen angeordnet ist, wobei der erste Bereich eine innere Begrenzung bei 25% einer radialen Höhe des Schaufelblatts und eine äussere Begrenzung bei 75% der radialen Höhe des Schaufelblatts enthält; wobei der äussere Dämpferkragen einen aufweist, der innerhalb eines zweiten Bereichs von radialen Höhen angeordnet ist, die an dem Schaufelblatt definiert sind, wobei der zweite Bereich eine innere Begrenzung bei 60% der radialen Höhe des Schaufelblatts enthält.

[0016] Die innere Begrenzung des ersten Bereichs jeder beliebigen vorstehend erwähnten Laufschaufel kann 40% einer radialen Höhe des Schaufelblatts aufweisen, und die äussere Begrenzung des ersten Bereichs weist 60% der radialen Höhe des Schaufelblatts auf; wobei die innere Begrenzung des zweiten Bereichs 75% der radialen Höhe des Schaufelblatts aufweist, und eine äussere Begrenzung des zweiten Bereichs 95% der radialen Höhe des Schaufelblatts aufweist.

[0017] Die innere Begrenzung des ersten Bereichs jeder beliebigen vorstehend erwähnten Laufschaufel kann 40% einer radialen Höhe des Schaufelblatts aufweisen, und die äussere Begrenzung des ersten Bereichs weist 60% der radialen Höhe des Schaufelblatts auf; wobei die innere Begrenzung des zweiten Bereichs 90% der radialen Höhe des Schaufelblatts aufweist.

[0018] Eine äussere Spitze des Schaufelblatts jeder beliebigen vorstehend erwähnten Laufschaufel kann ein Winglet aufweisen.

[0019] Der äussere Dämpferkragen jeder beliebigen vorstehend erwähnten Laufschaufel kann von dem Winglet radial beabstandet sein.

[0020] Das Winglet jeder beliebigen vorstehend erwähnten Laufschaufel kann eine äussere Aufweitung aufweisen, die innerhalb eines schmalen radialen Abschnitts des Schaufelblatts angeordnet ist, wobei der schmale radiale Abschnitt eine Seite aufweist, die an die äussere Spitze des Schaufelblatts direkt angrenzt.

[0021] Der äussere Dämpferkragen jeder beliebigen vorstehend erwähnten Laufschaufel kann sich von dem Winglet aus erstrecken.

[0022] Das Winglet jeder beliebigen vorstehend erwähnten Laufschaufel kann eine innere Kante und eine äussere Kante enthalten, und wobei die äussere Aufweitung das Winglet enthält, das eine kleinere Querschnittfläche an der inneren Kante und eine grössere Querschnittfläche an einer äusseren Kante des Winglets aufweist; wobei die äussere Kante des Winglets die äussere Spitze des Schaufelblatts aufweist und die innere Kante des Winglets um einen Umfang des Schaufelblatts herum in einer festen Entfernung von der äusseren Kante des Winglets beabstandet ist.

[0023] Die äussere Kante des Winglets jeder beliebigen vorstehend erwähnten Laufschaufel kann eine scharfe Kante aufweisen, die um den Umfang des Schaufelblatts herum definiert ist; und wobei die äussere Aufweitung des Winglets ein konkaves Oberflächenprofil aufweist.

[0024] Die vorliegende Anmeldung beschreibt ferner eine Gasturbine mit einer Turbine, die eine Reihe von in Umfangsrichtung beabstandeten Laufschaufeln enthält. Jede der Laufschaufeln kann ein Schaufelblatt enthalten, das sich von einem Fuss aus erstreckt, der mit einer Laufscheibe verbunden ist. Das Schaufelblatt kann eine Druckseitenwand und eine Saugseitenwand enthalten, die sich axial zwischen einer Vorderkante und einer Hinterkante und radial zwischen einer Plattform, die eine äussere Begrenzung des Fusses bildet, und einer äusseren Spitze des Schaufelblatts erstreckt. Das Schaufelblatt jeder der Laufschaufeln kann ferner Zweifach-Dämpferkragen, einen inneren Dämpferkragen und einen äusseren Dämpferkragen, aufweisen. Jeder der Dämpferkragen kann eine Position zwischen der Plattform und der äusseren Spitze des Schaufelblatts und eine Konfiguration aufweisen, die jede der Laufschaufeln mit benachbarten Laufschaufeln verbindet, die zu jeder Seite angeordnet sind. Der äussere Dämpferkragen kann in der Nähe der äusseren Spitze des Schaufelblatts angeordnet sein, und der innere Dämpferkragen kann in der Nähe eines radialen Mittelbereichs des Schaufelblatts angeordnet sein.

[0025] Der innere Dämpferkragen jeder beliebigen vorstehend erwähnten Gasturbine kann Vorsprünge aufweisen, die sich in Umfangsrichtung von jeder von der Druckseitenwand und der Saugseitenwand des Schaufelblatts aus erstrecken, und der äussere Dämpferkragen weist Vorsprünge auf, die sich in Umfangsrichtung von jeder von der Druckseitenwand und der Saugseitenwand des Schaufelblatts aus erstrecken; und wobei jeder von dem inneren Dämpferkragen und dem äusseren Dämpferkragen Druckseitenkontaktflächen an entfernten Enden jedes der Umfangsvorsprünge aufweist, die sich von der Druckseitenwand des Schaufelblatts aus erstrecken, und jeder von dem inneren Dämpferkragen und dem äusseren Dämpferkragen weist Saugseitenkontaktflachen an entfernten Enden jedes der Umfangsvorsprünge auf, die sich von der Saugseitenwand des Schaufelblatts aus erstrecken.

[0026] Diese und weitere Merkmale des vorliegenden Anmeldegegenstandes werden bei der Durchsicht der folgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen in Verbindung mit den Zeichnungen und den beigefügten Ansprüchen offensichtlich.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

[0027] Diese und andere Merkmale dieser Erfindung werden beim sorgfältigen Studium der folgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen besser verstanden und gewürdigt, in denen zeigen: <tb>Fig. 1<SEP>eine schematische Darstellung einer beispielhaften Verbrennungsturbine, in welcher Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung verwendet werden können; <tb>Fig. 2<SEP>eine Teilansicht des Verdichters in der Verbrennungsturbine aus Fig. 1 ; <tb>Fig. 3<SEP>eine Teilansicht der Turbine in der Verbrennungsturbine aus Fig. 1 ; <tb>Fig. 4<SEP>eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Turbinenlaufschaufel mit einem Spitzendeckband von herkömmlicher Konstruktion; <tb>Fig. 5<SEP>eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Turbinenlaufschaufel mit einem herkömmlichen Dämpfer in der Spannweitenmitte; <tb>Fig. 6<SEP>eine perspektivische Ansicht von installierten Turbinenlaufschaufeln, die über einen herkömmlichen Dämpfer in der Spannweitenmitte verbunden sind; <tb>Fig. 7<SEP>eine Draufsicht auf installierte Turbinenlaufschaufeln, die über einen herkömmlichen Dämpfer in der Spannweitenmitte verbunden sind; <tb>Fig. 8<SEP>eine Seitenansicht einer beispielhaften Turbinenlaufschaufel und einer stationären Mantelanordnung, in der die Laufschaufel ein herkömmliches Spitzendeckband enthält; <tb>Fig. 9<SEP>eine Seitenansicht einer beispielhaften Turbinenlaufschaufel und einer stationären Mantelanordnung, in der die Laufschaufel Zweifach-Dämpfer gemäss einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält; <tb>Fig. 10<SEP>eine perspektivische Ansicht des äusseren Abschnitts des Schaufelblatts aus Fig. 9 ; <tb>Fig. 11<SEP>eine Seitenansicht des äusseren Abschnitts eines Schaufelblatts mit einem äusseren Dämpfer und einem Spitzenwinglet gemäss einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; <tb>Fig. 12<SEP>eine Seitenansicht des äusseren Abschnitts eines Schaufelblatts mit einem äusseren Dämpfer und einem Spitzenwinglet gemäss einer alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; <tb>Fig. 13<SEP>eine perspektivische Ansicht der Schaufelblattspitze der Laufschaufel aus Fig. 12 .

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

[0028] Während die folgenden Beispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte Typen von Verbrennungsturbinen beschrieben sein können, werden Fachleute auf dem Gebiet erkennen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf solch eine Verwendung eingeschränkt werden darf und, wenn nicht speziell darauf beschränkt, auf andere Typen von Verbrennungsturbinen anwendbar sein kann. Ferner wird man erkennen, dass bei der Beschreibung der vorliegenden Anmeldung eine bestimmte Terminologie verwendet werden kann, um bestimmte Maschinenkomponenten innerhalb einer Gasturbine zu beschreiben. Wenn es möglich ist, wird eine in der Industrie übliche Terminologie verwendet und auf eine mit ihrer akzeptierten Bedeutung konforme Weise eingesetzt. Jedoch ist beabsichtigt, dass eine derartige Terminologie nicht eng ausgelegt wird, da es Fachleute erkennen werden, dass oft auf eine bestimmte Maschinenkomponente unter Verwendung einer anderen Terminologie Bezug genommen werden kann. Ausserdem kann auf das, was hierin als eine einzelne Komponente beschrieben ist, in anderem Kontext Bezug genommen werden, als bestünde es aus mehreren Komponenten, oder das, was hierin als mehrere Komponenten enthaltend beschrieben sein kann, kann anderswo als ein Einzelteil bezeichnet sein. An sich sollte für das Verständnis des Umfangs der vorliegenden Erfindung nicht nur auf die spezielle Terminologie, sondern auch auf begleitende Beschreibung, den Kontext sowie auf den Aufbau, die Konfiguration, Funktion und/oder den Gebrauch der Komponente, insbesondere wie in den beigefügten Ansprüchen vorgesehen sein kann, geachtet werden.

[0029] Einige beschreibende Ausdrücke können hierin regelmässig verwendet werden, und es kann hilfreich sein, diese Begriffe eingangs dieses Abschnitts zu definieren. Dementsprechend sind, wenn nicht anders beschrieben ist, diese Begriffe und ihre Definitionen wie folgt. In dem hierin verwendeten Sinne sind «stromabwärts» und «stromaufwärts» Ausdrücke, die eine Richtung relativ zu einer Strömung eines Fluids, wie z.B. des Arbeitsfluids durch den Verdichter-, Brennkammer- und Turbinenabschnitt einer Gasturbine oder der Kühlmittelströmung durch ein der Komponentensysteme der Turbine anzeigen. Der Ausdruck «stromabwärts» entspricht der Richtung der Fluidströmung, während sich der Ausdruck «stromaufwärts» auf die entgegengesetzte Richtung oder Gegenrichtung zu der Fluidströmung bezieht. Die Ausdrücke «vordere(r, s)» und «hintere (r, s)» beziehen sich, ohne weitere Spezifität, auf Richtungen bezüglich der Ausrichtung der Gasturbine, wobei sich «vordere(r, s)» auf das vordere oder Verdichterende der Gasturbine bezieht, während sich «hintere(r, s)» auf das hintere oder Turbinenende der Gasturbine bezieht. Ausserdem werden bei einer gegebenen Konfiguration einer Gasturbine um eine Mittelachse sowie dergleichen Art einer Konfiguration bei einigen Komponentensystemen, wahrscheinlich Ausdrücke, die eine Position relativ zu einer Achse beschreiben, verwendet. In dieser Hinsicht wird erkannt werden, dass der Ausdruck «radial» eine Bewegung oder Position senkrecht zu einer Achse bezeichnet. Hiermit einhergehend, kann es erforderlich sein, eine relative Entfernung von der Mittelachse zu beschreiben. Falls in diesem Fall eine erste Komponente beispielsweise näher an der Achse liegt als eine zweite Komponente, wird hierin angegeben, dass sich die erste Komponente «radial innen» oder «innenliegend» von der zweiten Komponente befindet. Falls andererseits die erste Komponente weiter entfernt von der Achse als die zweite Komponente liegt, kann hierin angegeben werden, dass sich die erste Komponente «radial aussen» oder «aussenliegend» von der zweiten Komponente befindet. Ausserdem wird man erkennen, dass sich der Ausdruck «axial» auf eine Bewegung oder Position parallel zu einer Achse bezieht. Und schliesslich bezieht sich der Ausdruck «Umfangs-» oder «in Umfangsrichtung» auf eine Bewegung oder Position um eine Achse herum.

[0030] Zum Hintergrund veranschaulichen unter Bezugnahme auf die Figuren die Fig. 1 bis 3 eine beispielhafte Verbrennungsturbine, in der Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung eingesetzt werden können. Für den Fachmann versteht sich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf diese Art der Verwendung beschränkt ist. Wie erwähnt, kann die vorliegende Erfindung bei Verbrennungsturbinen, wie Gasturbinen, die bei der Energieerzeugung und in Flugzeugen Verwendung finden, in Dampfturbinen und anderen Arten von Rotationsmaschinen eingesetzt werden. Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Verbrennungsturbine 10. Verbrennungsturbinen arbeiten allgemein in der Weise, dass sie Energie aus einem unter Druck gesetzten Heissgasstrom entziehen, der durch die Verbrennung eines Brennstoffs in einem Strom verdichteter Luft erzeugt wird. Wie in Fig. 1 dargestellt, kann die Verbrennungsturbine 10 mit einem Axialverdichter 11, der mittels einer gemeinsamen Welle oder eines gemeinsamen Rotors an einen stromabwärtigen Turbinenabschnitt oder eine Turbine 13 angekoppelt ist, und einer Brennkammer 12 eingerichtet sein, die zwischen dem Verdichter 11 und der Turbine 13 angeordnet ist.

[0031] Fig. 2 zeigt eine Ansicht eines beispielhaften mehrstufigen Axialverdichters 11, der in der Verbrennungsturbine nach Fig. 1 verwendet werden kann. Wie dargestellt, kann der Verdichter 11 mehrere Stufen aufweisen. Jede Stufe kann eine Reihe von Verdichterlaufschaufeln 14 aufweisen, der eine Reihe von Verdichterleitschaufeln 15 folgt. Auf diese Weise kann eine erste Stufe eine Reihe Verdichterlaufschaufeln 14 aufweisen, die um eine Mittelwelle umlaufen, und auf die eine Reihe Verdichterleitschaufeln 15 folgen, die während des Betriebs stationär bleiben. Die Verdichterleitschaufeln 15 sind allgemein in Umfangsrichtung voneinander beabstandet und rings um die Drehachse herum ortsfest. Die Verdichterlaufschaufeln 14 sind in Umfangsrichtung voneinander beabstandet und an der Welle befestigt; wenn im Betrieb die Welle umläuft, laufen die Verdichterlaufschaufeln 14 an dieser mit um. Wie der Fachmann erkennen wird, sind die Verdichterlaufschaufeln 14 so eingerichtet, dass sie beim Umlaufen an der Welle der Luft oder dem Fluid, die bzw. das durch den Verdichter 11 strömt, kinetische Energie verleihen. Der Verdichter 11 kann neben den in Fig. 2 veranschaulichten Stufen weitere Stufen aufweisen. Zusätzliche Stufen können eine Anzahl in Umfangsrichtung voneinander beabstandeter Verdichterlaufschaufeln 14 beinhalten, denen mehrere in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Verdichterleitschaufeln 15 folgen.

[0032] Fig. 3 veranschaulicht eine Teilansicht eines beispielhaften Turbinenabschnitts oder einer Turbine 13, der bzw. die in der Verbrennungsturbine nach Fig. 1 verwendet werden kann. Die Turbine 13 kann ebenfalls mehrere Stufen beinhalten. Es sind drei beispielhafte Stufen veranschaulicht, aber es können mehr oder weniger Stufen in der Turbine 13 vorhanden sein. Eine erste Stufe beinhaltet mehrere Turbinenschaufeln oder Turbinenlaufschaufeln 16, die im Betrieb um die Welle umlaufen, und mehrere Leitapparate oder Turbinenleitschaufeln 17, die während des Betriebes stationär bleiben. Die Turbinenleitschaufein 17 sind allgemein in Umfangsrichtung voneinander beabstandet und rings um die Drehachse ortsfest. Die Turbinenlaufschaufeln 16 können auf einem (nicht dargestellten) Turbinenlaufrad oder einer Turbinenlaufscheibe angeordnet sein, so dass sie an der (nicht dargestellten) Welle umlaufen. Ausserdem ist eine zweite Stufe der Turbine 13 dargestellt. Die zweite Stufe enthält in gleicher Weise mehrere in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Turbinenleitschaufein 17, auf die jeweils mehrere in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Turbinenlaufschaufeln 16 folgen, die ebenfalls auf einem Turbinenlaufrad drehfest angeordnet sind. Weiterhin ist eine dritte Stufe dargestellt, und diese enthält in ähnlicher Weise mehrere Turbinenleitschaufeln 17 und Laufschaufeln 16. Es versteht sich, dass die Turbinenleitschaufein 17 und die Turbinenlaufschaufeln 16 in dem Heissgaspfad in der Turbine 13 liegen. Die Strömungsrichtung der Heissgase durch den Heissgaspfad ist durch einen Pfeil angezeigt. Für den Fachmann versteht es sich, dass die Turbine 13 ausser den in Fig. 3 dargestellten Stufen noch weitere Stufen aufweisen kann. Jede zusätzliche Stufe kann eine Reihe Turbinenleitschaufein 17 beinhalten, auf die eine Reihe Turbinenlaufschaufeln 16 folgt.

[0033] Im Einsatz kann eine Umlaufbewegung der Verdichterlaufschaufeln 14 in dem Axialverdichter 11 einen Luftstrom verdichten. In der Brennkammer 12 kann, wenn verdichtete Luft mit einem Brennstoff vermischt und gezündet wird, Energie freigesetzt werden. Der sich ergebende Strom heisser Gase aus der Brennkammer 12, die als das Arbeitsfluid bezeichnet werden können, wird sodann über die Turbinenlaufschaufeln 16 geleitet, wobei der Arbeitsfluidstrom die Umlaufbewegung der Turbinenlaufschaufeln 16 um die Welle hervorruft. Dadurch wird die Energie des Arbeitsfluidstroms in mechanische Energie der umlaufenden Schaufeln und, wegen der Verbindung zwischen den Laufschaufeln und der Welle, der umlaufenden Welle umgesetzt. Die mechanische Energie der Welle kann dann dazu verwendet werden, die Verdichterlaufschaufeln 14 derart drehend anzutreiben, dass die erforderliche Zufuhr verdichteter Luft erzeugt wird, und beispielsweise auch einen Generator drehend anzutreiben, um Elektrizität zu erzeugen.

[0034] Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Turbinenlaufschaufel 16, die ein Spitzendeckband 37 von herkömmlicher Konstruktion aufweist. Die Turbinenlaufschaufel 16 enthält allgemein einen Fuss 21, der Mittel enthalten kann, mit Hilfe derer die Laufschaufel 16 an eine Laufscheibe 41 befestigt ist (wie in Fig. 6 gezeigt), wie z.B. einen axialen Schwalbenschwanz, der zur Befestigung in einem zugehörigen Schwalbenschwanzschlitz in dem Umfang der Laufscheibe 41 eingerichtet ist. Der Fuss 21 kann einen Schaft enthalten, der sich zwischen dem Schwalbenschwanz und einer Plattform 24 erstreckt, wobei die Plattform 24 an der Verbindung des Schaufelblatts 25 mit dem Fuss 21 angeordnet ist. Die Plattform 24 definiert einen Abschnitt der inneren Begrenzung des Strömungspfads durch die Turbine 10. Das Schaufelblatt 25 ist die aktive Komponente der Laufschaufel 16, die die Strömung des Arbeitsfluids auffängt und eine Rotation der Laufscheibe 41 herbeiführt. An der äusseren Spitze der Laufschaufel 16 kann, wie dargestellt, ein Spitzendeckband 37 angeordnet sein. Das Spitzendeckband 37 ist im Wesentlichen eine sich axial und in Umfangsrichtung erstreckende ebene Komponente, die oben auf das Schaufelblatt 25 aufgesetzt ist und durch dieses getragen wird. Wie gezeigt, kann entlang der Oberseite des Spitzendeckbands 37 eine oder können mehrere Dichtungsleisten 38 angeordnet sein. Allgemein ragen die Dichtungsleisten 38 von der äusseren Oberfläche des Spitzendeckbands 37 radial nach aussen vor, und sie erstrecken sich in Umfangsrichtung zwischen gegenüberliegenden Enden des Spitzendeckbands 37 in die allgemeine Drehrichtung. Die Dichtungsleisten 38 sind ausgebildet, um eine Strömung von Arbeitsfluid durch den Spalt zwischen dem Spitzendeckband 37 und der inneren Fläche der umgebenden stationären Komponenten der Turbine 13 zu verhindern. Wie nachstehend detaillierter beschrieben, können die Spitzendeckbänder 37 mit Kontaktflächen 55 derart ausgebildet sein, dass die Deckbänder an benachbarten Laufschaufeln einander berühren oder miteinander Im Eingriff stehen, was gewöhnlich eine Schwingung in der Anordnung dämpft und die Lebensdauer der Laufschaufel 16 verlängert. (Es ist zu beachten, dass, obwohl eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung auf Turbinenlaufschaufeln 16 gerichtet ist, es verstanden wird, dass Aspekte der vorliegenden Erfindung auf Verdichterlaufschaufeln 14 anwendbar sein können und dass, wenn nicht anders angegeben, die vorliegende Erfindung derart verstanden werden soll, dass sie auf jeden Typ von Laufschaufeln 14, 16 anwendbar ist.)

[0035] Fig. 5 liefert eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Turbinenlaufschaufel 16, die einen Dämpferkragen 51 aufweist, welche mit einem gleichartig ist, der bei den Laufschaufeln 16 verwendet werden kann, die innere strukturelle Konfigurationen gemäss der vorliegenden Erfindung aufweisen, wie nachstehend detailliert beschrieben. Wie auf dem Fachgebiet bekannt, kann ein Dämpfer oder ein Dämpferkragen 51, wie z.B. einer, der gezeigt ist, verwendet werden, um benachbarte Laufschaufeln 16 miteinander zu verbinden. Das Verbinden von benachbarten Laufschaufeln 16 kann über eine Kragen-Kragen-Verbindungsstelle 54 (die in Fig. 7 gezeigt ist) erfolgen, an der eine Druckseitenkontaktflache 55 und eine Saugseitenkontaktflache 56 einander berühren. Dieses Verbinden von Laufschaufeln 16 auf diese Weise neigt dazu, die Eigenfrequenz der Anordnung zu erhöhen und Betriebsschwingungen zu dämpfen, was bedeutet, dass die Laufschaufeln 16 im Betrieb geringerer mechanischer Belastung ausgesetzt sind und sich langsamer verschlechtern. Die Kragen 51 fügen jedoch der Anordnung Gewicht hinzu, was dazu neigt, einige dieser Vorteile zunichte zu machen, insbesondere dann, wenn der Kragen an der äusseren Spitze 41 der Laufschaufel 16 angeordnet ist. Wie vorstehend beschrieben, besteht eine Möglichkeit, den Einfluss des zusätzlichen Gewichts des Kragens zu mindern, darin, den Kragen an dem Schaufelblatt 25 niedriger anzuordnen, wie in Fig. 5 gezeigt. An diesem niedrigeren (oder mehr innen angeordneten) Radius, verursacht die Masse des Dämpferkragens 51 eine Reduktion der auf die Laufschaufel ausgeübten Last. Ein Dämpferkragen hinterlässt jedoch Abschnitte des Schaufelblatts, die uneingeschränkt sind, d.h. den Abschnitt des Schaufelblatts 25, der sich von dem Dämpferkragen 51 aus nach aussen erstreckt, und dieser freitragende Abschnitt des Schaufelblatts 25 hat im Betrieb eine niedrigere Eigenfrequenz und erhöhte Schwingungsantwort zur Folge, was, wie ausgeführt, eine Beschädigung an den Laufschaufeln und der Turbine vergrössern kann.

[0036] Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht von Laufschaufeln 16 mit Dämpferkragen 51, wie sie in einem installierten Zustand angeordnet sein könnten. Fig. 7 liefert eine Draufsicht derselben installierten Anordnung. Wie gezeigt, sind die Dämpferkragen 51 eingerichtet, um mit den Kragen 51 der Laufschaufeln 16, die sich benachbart zu ihnen befinden, verbunden zu sein oder in Eingriff zu kommen. Diese Verbindung oder dieser Eingriff kann, wie gezeigt, an den Kragen-Kragen-Verbindungsstellen 54 zwischen der Druckseitenkontaktfläche 55 und der Saugseitenkontaktfläche 56 stattfinden.

[0037] Fig. 8 ist eine Seitenansicht einer beispielhaften Laufschaufel 16, die ein Spitzendeckband 37 einer herkömmlichen Konstruktion aufweist. Es wird erkannt, dass die Masse, die das Spitzendeckband dem äusseren Abschnitt des Schaufelblatts hinzufügt, die im Betrieb auf eine rotierende Schaufel wirkenden mechanischen Kräfte deutlich erhöht. Um diesen zusätzlichen Lasten standzuhalten, sind herkömmliche Laufschaufeln mit Schaufelblattstrukturen gestaltet, die durch Erhöhung der Breite der Schaufelblattbasis (d.h. der Entfernung, die mit dem Bezugszeichen 61 angezeigt ist) verstärkt sind. Mit der Zeit führt die erhöhte Zugkraft, die sich infolge des Gewichts des Spitzendeckbands ergibt, jedoch zu Schaufelblattkriechen, was eine allgemeine Streckung entlang ihrer Länge (d.h. der Entfernung, die mit dem Bezugszeichen 63 angezeigt ist) ist. Diese erhöhte Länge muss im Laufe der Lebensdauer der Laufschaufel berücksichtigt werden, wenn die Abstände zwischen den äusseren Spitzen der Laufschaufel und der diese umgebenden stationären Struktur (d.h. der Spalt, der mit dem Bezugszeichen 64 angezeigt ist) entworfen werden. Es wird erkannt, dass dies notwendigerweise grössere Spaltabstände zur Folge hat, was, da grössere Abstände erhöhte Leckageniveaus zur Folge haben, die Effizienz der Turbine negativ beeinflusst.

[0038] Fig. 9 bis 13 veranschaulichen verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung. Wie in Fig. 9 dargestellt, beschreibt die vorliegende Erfindung ein Schaufelblatt 25, das Zweifach-Dämpferkragen aufweist: einen äusseren Dämpferkragen 52 und einem inneren Dämpferkragen 53. Diese Anordnung weist vielfache Vorteile auf, einschliesslich einer reduzierten Spitzenmasse, da ein Teil dieser Masse enger an die Drehachse verlagert ist, was die mechanische Belastung auf das Schaufelblatt reduziert. Diese Lastreduktion ermöglicht eine Reduktion der Breite des Schaufelblatts, wie in Fig. 9 angezeigt. Die Reduktion der Belastung ermöglicht ausserdem engere ursprüngliche Spaltabstände zwischen der Laufschaufel und einer stationären Struktur, da das Schaufelblatt im Betrieb eine geringere Verlängerung erfahren wird. Die reduzierte mechanische Zugkraft auf die Laufschaufel kann auch längere Schaufellebensdauer sowie kleinere Schwalbenschwanzbreiten ermöglichen, was Kosten weiter reduzieren kann, da die Gesamtgrösse der Laufschaufel reduziert wird. Zusätzlich führt die vorliegende Erfindung zu engeren Abständen und verbesserter aerodynamischer Leistung verglichen mit herkömmlichen gezackten Spitzendeckbändern, was, wie nachstehend beschrieben, mit der Hinzufügung eines Winglets 70 weiter verbessert werden kann.

[0039] Die Zweifach-Dämpferkragen der vorliegenden Erfindung können, wie erwähnt, einen inneren Dämpferkragen 53 und einen äusseren Dämpferkragen 52 enthalten, wobei der innere Dämpferkragen radial innen bezüglich des äusseren Dämpfers 52 angeordnet ist. Wie gezeigt, kann jeder der Dämpferkragen ein schmäleres axiales Profil aufweisen als andere herkömmliche Kragen, was in einer bevorzugten Ausführungsform weniger als die Hälfte der axialen Breite des Schaufelblatts an der radialen Höhe des Dämpferkragens beträgt.

[0040] Der innere Dämpferkragen 53 kann als ein sich in Umfangsrichtung erstreckender Vorsprung eingerichtet sein, der von einer oder von beiden von der Druckseitenwand 26 und der Saugseitenwand 27 des Schaufelblatts 25 vorragt. In ähnlicher Weise kann der äussere Dämpferkragen 52 als ein sich in Umfangsrichtung erstreckender Vorsprung eingerichtet sein, der aus einer oder aus beiden von der Druckseitenwand 26 und der Saugseitenwand 27 des Schaufelblatts 25 vorragt. Wie vorstehend beschrieben, kann jeder der Dämpferkragen eingerichtet sein, um mit einem Dämpferkragen, der nach der Installation auf einer oder auf beiden benachbarten Laufschaufeln ausgebildet ist, im Eingriff zu stehen. Es wird erkannt, dass die zweifachen Kontaktpunkte, die die vorliegende Erfindung ermöglicht, verwendet werden können, um im Betrieb die Schwingungsantwort der Laufschaufel vorteilhaft zu begrenzen. Dementsprechend kann jeder von dem inneren Dämpferkragen 53 und dem äusseren Dämpferkragen 52 Druckseitenkontaktflachen 55 an entfernten Enden jedes Umfangsvorsprungs auf der Druckseite des Schaufelblatts 25 enthalten. In ähnlicher Weise kann jeder von dem inneren Dämpferkragen 53 und dem äusseren Dämpferkragen 52 Saugseitenkontaktflachen 56 an entfernten Enden jedes Umfangvorsprungs auf der Saugseite des Schaufelblatts 25 enthalten. Es wird erkannt werden, dass bei dieser gegebenen Konfiguration die beiden Druckseitenkontaktflachen 55 eines bestimmten Schaufelblatts 25 mit den zwei Saugseitenkontaktflächen 56 des benachbarten Schaufelblatts 25 im Eingriff stehen können, das an einer Seiten von diesem angeordnet ist, und die zwei Saugseitenkontaktflachen 56 mit den zwei Druckseitenkontaktflachen 55 des benachbarten Schaufelblatts 25 im Eingriff stehen können, das auf der anderen Seiten von diesem angeordnet ist.

[0041] Wie in Fig. 9 angezeigt, kann der äussere Dämpferkragen 52 in der Nähe der äusseren Spitze 41 des Schaufelblatts 25 angeordnet werden, während der innere Dämpferkragen 53 in der Nähe des radialen Mittenbereichs des Schaufelblatts 25 angeordnet sein kann. In einer alternativen Ausführungsform ist der äussere Dämpferkragen 52 knapp innen von der äusseren Spitze 41 des Schaufelblatts 25 angeordnet, und der innere Dämpferkragen 53 ist ungefähr in der radialen Mitte des Schaufelblatts 25 angeordnet. In einer weiteren Ausführungsform ist die radiale Positionierung des inneren und des äusseren Dämpferkragens 52 bzw. 53 innerhalb eines Bereichs radialer Höhen definiert, die bezüglich des Schaufelblatts 25 definiert sind. In solch einer Ausführungsform kann der innere Dämpferkragen 53 innerhalb eines Bereichs radialer Höhen angeordnet sein, der zwischen einer inneren Begrenzung bei 25% einer radialen Höhe des Schaufelblatts 25 und einer äusseren Begrenzung bei 75% der radialen Höhe des Schaufelblatts 25 definiert ist, und der äussere Dämpferkragen 52 kann ausserhalb einer inneren Begrenzung bei 60% der radialen Höhe des Schaufelblatts 25 angeordnet sein. In einer alternativen Ausführungsform kann der innere Dämpferkragen 53 innerhalb eines Bereichs radialer Höhen angeordnet sein, der zwischen einer inneren Begrenzung bei 40% einer radialen Höhe des Schaufelblatts 25 und einer äusseren Begrenzung bei 60% der radialen Höhe des Schaufelblatts 25 definiert ist, und der äussere Dämpferkragen 52 kann innerhalb eines Bereichs radialer Höhen angeordnet sein, der zwischen einer inneren Begrenzung bei 75% der radialen Höhe des Schaufelblatts 25 und einer äusseren Begrenzung bei 95% der radialen Höhe des Schaufelblatts 25 definiert ist. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann der innere Dämpferkragen 53 innerhalb eines Bereichs radialer Höhen angeordnet sein, der zwischen einer inneren Begrenzung bei 40% einer radialen Höhe des Schaufelblatts 25 und einer äusseren Begrenzung bei 60% der radialen Höhe des Schaufelblatts 25 definiert ist, und der äussere Dämpferkragen 52 kann ausserhalb einer inneren Begrenzung bei 90% der radialen Höhe des Schaufelblatts 25 angeordnet sein.

[0042] Gemäss weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die äussere Spitze 41 des Schaufelblatts 25 ein Winglet 70 aufweisen, wie in den Fig. 10 bis 13 veranschaulicht. Wie hierin verwendet, enthält ein Winglet 70 eine Aufweitung der äusseren Spitze 41 des Schaufelblatts 25. Wie in Fig. 11 und 12 angezeigt, erfolgt die Aufweitung innerhalb eines schmalen radialen Abschnitts, der an einer Seite direkt an die äussere Spitze 41 angrenzt. Es wird erkannt, dass das Winglet 70 derart beschrieben werden kann, dass es eine innere Kante 71 und eine äussere Kante 72 enthält. Bei einer derartigen Beschreibung kann die äussere Aufweitung des Winglets 70 derart ausgerichtet sein, dass die Querschnittfläche an der inneren Kante 71 des Winglets 70 kleiner als diejenige an der äusseren Kante 72 des Winglets 70 ist. Wie angezeigt, kann die innere Kante 71 des Winglets 70 um einen festen Abstand von der äusseren Kante 72 versetzt werden, die, wie ausgeführt, die äussere Spitze 41 des Schaufelblatts 25 sein kann.

[0043] Wie in Fig. 11 gezeigt, kann der äussere Dämpferkragen 52 von dem Winglet 70 radial beabstandet sein. In diesem Fall ist der äussere Dämpferkragen 52 nicht mit dem Winglet 70 verbunden, und jeder ist durch einen radialen Spalt getrennt. In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform kann der äussere Dämpferkragen 52, wie in den Fig. 12 und 13 veranschaulicht, in dem Winglet 70 enthalten sein, d.h. der äussere Dämpferkragen 52 kann sich von dem Winglet 70 aus erstrecken und mit dem Winglet 70 an seiner Basis verbunden sein. Wie ebenfalls gezeigt, enthalten bevorzugte Ausführungsformen des Winglets 70 die äussere Kante, die eine scharfe Kante aufweist, die sich um den Umfang des Schaufelblatts 25 herum erstreckt. Wie am deutlichsten in den Fig. 12 und 13 angezeigt, enthält die äussere Aufweitung des Winglets 70 ferner vorzugsweise ein konkaves Oberflächenprofil 73. Andere Profile, wie z.B. ein lineares, sind ebenfalls möglich.

[0044] Es wird erkannt werden, dass gemäss einigen vorstehend beschriebenen Ausführungsformen die vorliegende Erfindung eine Art und Weise schafft, mit der eine Schwingungsantwort von Turbinenlaufschaufeln reduziert werden kann, um schädigende mechanische Schwingungslasten zu begrenzen und gleichzeitig eine verbesserte aerodynamische/Leckage verhindernde Leistung zu ermöglichen. D.h., es wird verstanden, dass gemäss der vorliegenden Erfindung Eigenfrequenzen der Laufschaufelstruktur erhöht und schädigende Schwingungsantworten vermieden werden können, wodurch längere Turbinenschaufeln ermöglicht werden, die wiederum verwendet werden können, um grössere Verbrennungsturbinen zu ermöglichen, die höhere Ausgangsleistung und Effizienz aufweisen. Ausserdem kann die reduzierte Spitzenmasse, die durch die vorliegende Erfindung ermöglicht wird, und die reduzierte resultierende mechanische Zugkraft einen engeren Abstand zwischen der Laufschaufel und der umgebenden stationären Struktur ermöglichen.

[0045] Obwohl die Erfindung in Verbindung mit dem beschrieben wurde, was derzeit als die praktikabelste und bevorzugteste Ausführungsform betrachtet wird, dürfte es sich verstehen, dass die Erfindung nicht auf die offenbarte Ausführungsform beschränkt ist, sondern dass sie im Gegenteil verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen mit abdecken soll, die in dem Erfindungsgedanken und Schutzumfang der beigefügten Ansprüche enthalten sind.

[0046] Eine Laufschaufel zur Verwendung in einer Turbine einer Verbrennungsturbine. Die Laufschaufel kann ein Schaufelblatt enthalten, das eine konkave Druckseitenwand und eine konvexe Saugseitenwand aufweist, die sich axial zwischen entsprechender Vorder- und Hinterkante und radial zwischen dem Fuss und einer äusseren Spitze erstrecken. Die Laufschaufel kann ferner Zweifach-Dämpferkragen enthalten, die an dem Schaufelblatt angeordnet sind. Jeder der Zweifach-Dämpferkragen kann eingerichtet sein, um nach der Installation mit einem zugehörigen Dämpferkragen an wenigstens einer benachbarten Laufschaufel im Eingriff zu stehen.

Bezugszeichenliste

[0047] <tb>Verbrennungsturbine<SEP>10 <tb>Kompressor<SEP>11 <tb>Brennkammer<SEP>12 <tb>Turbine<SEP>13 <tb>Verdichterlaufschaufel<SEP>14 <tb>Verdichterleitschaufel<SEP>15 <tb>Turbinenlaufschaufel<SEP>16 <tb>Turbinenleitschaufel<SEP>17 <tb>Fuss<SEP>21 <tb>Plattform<SEP>24 <tb>Schaufelblatt<SEP>25 <tb>Druckseitenwand<SEP>26 <tb>Saugseitenwand<SEP>27 <tb>Vorderkante<SEP>28 <tb>Hinterkante<SEP>29 <tb>Spitzendeckband<SEP>37 <tb>Dichtungsleiste<SEP>38 <tb>äussere Spitze<SEP>41 (des Schaufelblatts) <tb>Laufscheibe<SEP>43 <tb>Dämpfer<SEP>51 <tb>äusserer Dämpfer<SEP>52 <tb>innerer Dämpfer<SEP>53 <tb>Kragen-Kragen-Verbindungsstelle<SEP>54 <tb>Druckseitenkontaktfläche<SEP>55 <tb>Saugseitenkontaktfläche<SEP>56 <tb>stationärer Mantel<SEP>58 <tb>axiale Dicke der Basis.<SEP>61 (des Schaufelblatts) <tb>axiale Dicke der äusseren Spitze<SEP>62 (des Schaufelblatts) <tb>radiale Höhe<SEP>63 (des Schaufelblatts) <tb>Abstand<SEP>64 (zwischen dem Schaufelblatt und umgebender Struktur) <tb>Winglet<SEP>70 <tb>innere Kante<SEP>71 (des Winglets 70) <tb>äussere Kante<SEP>72 (des Winglets 70) <tb>Oberflächenprofil<SEP>73 (der äusseren Aufweitung)

Claims (10)

1. Laufschaufel zur Verwendung in einer Turbine einer Verbrennungsturbine, wobei die Laufschaufel ein Schaufelblatt aufweist, das sich von einer Verbindung mit einem Fuss aus erstreckt, wobei das Schaufelblatt eine konkave Druckseitenwand und eine konvexe Saugseitenwand enthält, die sich axial zwischen entsprechender Vorder- und Hinterkante und radial zwischen dem Fuss und einer äusseren Spitze erstrecken, wobei die Laufschaufel ferner aufweist: Zweifach-Dämpferkragen, die an dem Schaufelblatt angeordnet sind; wobei jeder der Zweifach-Dämpferkragen eingerichtet ist, um nach der Installation mit einem entsprechenden Zweifach-Dämpferkragen an wenigstens einer benachbarten Laufschaufel im Eingriff zu stehen.

2. Laufschaufel gemäss Anspruch 1, wobei beide der Zweifach-Dämpferkragen eine Position an oder aussen von einem radialen Mittelbereich des Schaufelblatts aufweisen; und wobei jeder der Zweifach-Dämpferkragen eine axiale Dicke aufweist, die kleiner als die Hälfte einer axialen Dicke ist, die das Schaufelblatt an einer radialen Höhe jedes der Dämpferkragen aufweist.

3. Laufschaufel gemäss einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Zweifach-Dämpferkragen einen inneren Dämpferkragen und einen äusseren Dämpferkragen enthalten, wobei der innere Dämpferkragen eine innere Position bezüglich des äusseren Dämpferkragens aufweist; wobei der innere Dämpferkragen einen sich von wenigstens entweder der Druckseitenwand und/oder der Saugseitenwand des Schaufelblatts aus in Umfangsrichtung erstreckenden Vorsprung aufweist; wobei der äussere Dämpferkragen einen sich von wenigstens entweder der Druckseitenwand und/oder der Saugseitenwand des Schaufelblatts aus erstreckenden Vorsprung aufweist; und wobei die Laufschaufel eine Turbinenlaufschaufel aufweist.

4. Laufschaufel gemäss einem der vorstehenden Ansprüche 3, wobei: der innere Dämpferkragen einen sich von jeder von der Druckseitenwand und der Saugseitenwand des Schaufelblatts aus in Umfangsrichtung erstreckenden Vorsprung aufweist; und der äussere Dämpferkragen einen sich von jeder von der Druckseitenwand und der Saugseitenwand des Schaufelblatts aus in Umfangsrichtung erstreckenden Vorsprung aufweist.

5. Laufschaufel gemäss einem der vorstehenden Ansprüche, wobei: jeder von dem inneren Dämpferkragen und dem äusseren Dämpferkragen Druckseitenkontaktflachen an entfernten Enden jedes der Umfangsvorsprünge aufweist, die sich von der Druckseitenwand des Schaufelblatts aus erstrecken; und jeder von dem inneren Dämpferkragen und dem äusseren Dämpferkragen Saugseitenkontaktflachen an entfernten Enden jedes der Umfangsvorsprünge aufweist, die sich von der Saugseitenwand des Schaufelblatts aus erstrecken.

6. Laufschaufel gemäss Anspruch 5, wobei der innere Dämpferkragen und der äussere Dämpferkragen derart eingerichtet sind, dass die Druckseitenkontaktflachen den Saugseitenkontaktflachen entsprechen, um so eine Verbindungsstelle dazwischen zu bilden, wenn die Laufschaufel eine installierte Position zwischen benachbarten Laufschaufeln aufweist, die die gleiche Konstruktion wie die Laufschaufel aufweisen; und/oder wobei der innere Dämpferkragen und der äussere Dämpferkragen derart eingerichtet sind, dass die Druckseitenkontaktflachen mit Saugseitenkontaktflachen einer ersten benachbarten Laufschaufel im Eingriff stehen, falls: die erste benachbarte Laufschaufel die gleiche Konstruktion wie die Laufschaufel aufweist; und die erste benachbarte Laufschaufel und die Laufschaufel eine vorbestimmte installierte Position bezüglich einander aufweisen; wobei der innere Dämpferkragen und der äussere Dämpferkragen derart eingerichtet sind, dass die Saugseitenkontaktflächen mit den Druckseitenkontaktflachen einer zweiten benachbarten Laufschaufel im Eingriff stehen, falls: die zweite benachbarte Laufschaufel die gleiche Konstruktion wie die Laufschaufel aufweist; und die zweite benachbarte Laufschaufel und die Laufschaufel eine vorbestimmte installierte Position bezüglich einander aufweisen.

7. Laufschaufel gemäss Anspruch 4, wobei der äussere Dämpferkragen eine Position in der Nähe der äusseren Spitze des Schaufelblatts aufweist und der innere Dämpferkragen eine Position in der Nähe des radialen Mittelbereichs des Schaufelblatts aufweist; und/oder wobei der äussere Dämpferkragen einen Kragen aufweist, der knapp innen von der äusseren Spitze des Schaufelblatts angeordnet ist, und der innere Dämpferkragen einen Kragen aufweist, der in der Nähe einer radialen Mitte des Schaufelblatts angeordnet ist; und/oder wobei der innere Dämpferkragen einen aufweist, der innerhalb eines ersten Bereichs radialer Höhen angeordnet ist, die an dem Schaufelblatt definiert sind, wobei der erste Bereich eine innere Begrenzung bei 25% einer radialen Höhe des Schaufelblatts und eine äussere Begrenzung bei 75% der radialen Höhe des Schaufelblatts enthält; und wobei der äussere Dämpferkragen einen aufweist, der innerhalb eines zweiten Bereichs radialer Höhen angeordnet ist, die an dem Schaufelblatt definiert sind, wobei der zweite Bereich eine innere Begrenzung bei 60% der radialen Höhe des Schaufelblatts enthält.

8. Laufschaufel gemäss Anspruch 7, wobei die innere Begrenzung des ersten Bereichs 40% einer radialen Höhe des Schaufelblatts aufweist und die äussere Begrenzung des ersten Bereichs 60% der radialen Höhe des Schaufelblatts aufweist; und wobei die innere Begrenzung des zweiten Bereichs 75% der radialen Höhe des Schaufelblatts aufweist und eine äussere Begrenzung des zweiten Bereichs 95% der radialen Höhe des Schaufelblatts aufweist; und/oder wobei die innere Begrenzung des ersten Bereichs 40% einer radialen Höhe des Schaufelblatts aufweist und die äussere Begrenzung des ersten Bereichs 60% der radialen Höhe des Schaufelblatts aufweist; und wobei die innere Begrenzung des zweiten Bereichs 90% der radialen Höhe des Schaufelblatts aufweist.

9. Laufschaufel gemäss einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine äussere Spitze des Schaufelblatts ein Winglet aufweist, wobei der äussere Dämpferkragen vorzugsweise von dem Winglet radial beabstandet ist, wobei das Winglet ferner vorzugsweise eine äussere Aufweitung aufweist, die innerhalb eines schmalen radialen Abschnitts des Schaufelblatts angeordnet ist, wobei der schmale radiale Abschnitt eine Seite aufweist, die direkt an der äusseren Spitze des Schaufelblatts angrenzt.

10. Gasturbine mit einer Turbine, die eine Reihe von in Umfangsrichtung beabstandeten Laufschaufeln aufweist, wobei jede der Laufschaufeln ein Schaufelblatt enthält, das sich von einem Fuss aus erstreckt, der mit einer Laufscheibe verbunden ist, wobei das Schaufelblatt eine Druckseitenwand und eine Saugseitenwand enthält, die sich axial zwischen einer Vorderkante und einer Hinterkante und radial zwischen einer Plattform, die eine äussere Begrenzung des Fusses bildet, und einer äusseren Spitze des Schaufelblatts erstreckt, wobei das Schaufelblatt jeder der Laufschaufeln ferner aufweist: Zweifach-Dämpferkragen, einen inneren Dämpferkragen und einen äusseren Dämpferkragen; wobei jeder der Dämpferkragen eine Position zwischen der Plattform und der äusseren Spitze des Schaufelblatts und eine Konfiguration aufweist, die jede der Laufschaufeln mit benachbarten Laufschaufeln verbindet, die zu jeder Seite angeordnet sind; und wobei der äussere Dämpferkragen einen Kragen aufweist, der in der Nähe der äusseren Spitze des Schaufelblatts angeordnet ist, und der innere Dämpferkragen einen Kragen aufweist, der in der Nähe eines radialen Mittelbereichs des Schaufelblatts angeordnet ist.