CH709651A2

CH709651A2 - Turbine blade assembly and gas turbine system with a turbine blade assembly.

Info

Publication number: CH709651A2
Application number: CH00757/15A
Authority: CH
Inventors: Dwight Eric Davidson; John Mcconnel Delvaux; Brian Denver Potter; Stephen Paul Wassynger; Herbert Chidsey Roberts, Iii
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 2014-05-29
Filing date: 2015-05-27
Publication date: 2015-11-30
Also published as: CH709651A8; US20150345314A1; JP2015224631A; DE102015107773A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Turbinenschaufelanordnung und ein Gasturbinensystem mit einer Turbinenschaufelanordnung (200). Die Turbinenschaufelanordnung (200) weist eine Verbindung (108) mit einem einzelnen Vorsprung, und einer einteiligen Plattform (112) auf, wobei die Verbindung (108) eine erste axiale Länge aufweist; ein nicht unterteiltes Profil (110), das einen Fussabschnitt und einen Spitzenabschnitt, der einteilig mit dem Fussabschnitt ist, aufweist, wobei der Spitzenabschnitt ein Spitzenende mit einer zweiten axialen Länge aufweist, die kürzer ist als die erste axiale Länge; und ein Turbinenrad (105), das eine Aufnahme mit einer Geometrie aufweist, die der Verbindung (108) mit einem einzelnen Vorsprung entspricht, und mit der Verbindung (108) mit einem einzelnen Vorsprung verbunden ist. Das Turbinenrad (105) weist ein Turbinenradmaterial auf, und die Verbindung mit einem einzelnen Vorsprung und das nicht unterteilte Profil (110) weisen ein Turbinenschaufelmaterial auf, wobei das Turbinenschaufelmaterial eine höhere Wärmebeständigkeit und eine niedrigere Wärmeausdehnung aufweist als das Turbinenradmaterial.The invention relates to a turbine blade assembly and a gas turbine system having a turbine blade assembly (200). The turbine blade assembly (200) includes a connection (108) having a single projection, and a one-piece platform (112), the connection (108) having a first axial length; an undivided profile (110) having a foot portion and a tip portion integral with the foot portion, the tip portion having a tip end having a second axial length that is shorter than the first axial length; and a turbine wheel (105) having a receptacle with a geometry corresponding to the connection (108) with a single projection and connected to the connection (108) with a single projection. The turbine wheel (105) comprises a turbine wheel material, and the single-projection connection and undivided profile (110) comprise a turbine blade material, the turbine blade material having higher heat resistance and lower thermal expansion than the turbine wheel material.

Description

GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft Turbinenbauteile und Turbinensysteme. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere Turbinenschaufelanordnungen und Turbinensysteme mit einer oder mehreren Turbinenschaufelanordnungen. The present invention relates to turbine components and turbine systems. More particularly, the present invention relates to turbine blade assemblies and turbine systems having one or more turbine blade assemblies.

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIKGENERAL PRIOR ART

[0002] Zumindest einige bekannte Gasturbinen weisen eine Brennkammer, einen Verdichter und/oder Turbinen auf, die eine Laufradscheibe aufweisen, die eine Mehrzahl von Laufradschaufeln, oder Schaufeln, aufweist, die von dort aus radial nach aussen verlaufen. Die Mehrzahl von sich drehenden Turbinenlaufschaufeln oder -schaufeln leiten Hochtemperaturfluide wie Verbrennungsgase oder Dampf entweder durch eine Gasturbine oder eine Dampfturbine. Die Füsse von zumindest einigen bekannten Schaufeln sind mit der Scheibe über Schwalbenschwänze verbunden, die in entsprechende Schwalbenschwanzschlitze eingesetzt werden, die in der Laufradscheibe geformt sind, damit eine beschaufelte Scheibe oder «Blisk» entsteht. Da derartige Turbinen bei relativ hohen Temperaturen arbeiten und relativ gross sein können, kann die Betriebsleistung einer solchen Turbine zumindest teilweise durch die Materialien, die bei der Herstellung der Schaufeln verwendet werden, und/oder die Länge der Profilabschnitte der Schaufeln eingeschränkt sein. Zur Ermöglichung einer verbesserten Leistung haben zumindest einige Turbinenhersteller die Grösse der Turbinen vergrössert, wodurch eine Vergrösserung der Länge des Profilabschnitts der Schaufeln bewirkt wird. Bei einer derartigen Verlängerung kann es erforderlich sein, dass die Grösse der Schwalbenschwänze und der Schwalbenschwanzschlitze vergrössert wird, damit die längeren Schaufeln in ihrer Position gehalten werden. At least some known gas turbines have a combustion chamber, a compressor and / or turbines having an impeller disc having a plurality of impeller blades, or blades, which extend radially outwardly therefrom. The plurality of rotating turbine blades or blades direct high temperature fluids, such as combustion gases or steam, through either a gas turbine or a steam turbine. The feet of at least some known blades are connected to the disk via dovetails which are inserted into corresponding dovetail slots formed in the impeller disk to form a bladed disk or "blisk". Since such turbines operate at relatively high temperatures and may be relatively large, the operating performance of such a turbine may be at least partially limited by the materials used in the manufacture of the blades and / or the length of the profile sections of the blades. To allow improved performance, at least some turbine manufacturers have increased the size of the turbines, thereby causing an increase in the length of the profile section of the blades. Such an extension may require increasing the size of the dovetails and dovetail slots to hold the longer blades in place.

[0003] Turbinenschaufelanordnungen, ob mit oder ohne zu reparierende und/oder austauschbare Profilspitzenabschnitte, sind verschiedenen Kräften ausgesetzt. Durch diese Kräfte ist es erforderlich, dass verschiedene Abschnitte der Turbinenschaufelanordnungen verschiedene Eigenschaften aufweisen. Es ist bekannt, dass eine Veränderung der Dichte je nach Lage des Materials von Nutzen sein kann. Eine weitere Charakterisierung von Eigenschaften, die vorteilhafte Ergebnisse liefern, insbesondere hinsichtlich bestimmter Materialien, würde jedoch zusätzliche Vorteile mit sich bringen. Turbine blade assemblies, whether with or without repairable and / or replaceable profile tip sections, are subject to various forces. These forces require that different portions of the turbine blade assemblies have different properties. It is known that a change in density may be useful depending on the location of the material. However, further characterization of properties that provide beneficial results, especially with respect to particular materials, would provide additional benefits.

[0004] Eine Turbinenschaufelanordnung und ein Turbinensystem mit einer Turbinenschaufelanordnung mit Verbesserungen wären im Fachgebiet wünschenswert. [0004] A turbine blade assembly and a turbine system with a turbine blade assembly with improvements would be desirable in the art.

KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGBRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION

[0005] In einer Ausführungsform weist eine Turbinenschaufelanordnung eine Verbindung mit einem einzelnen Vorsprung und einer einteiligen Plattform auf, wobei, die Verbindung eine erste axiale Länge aufweist; ein nicht unterteiltes Profil, das von der einteiligen Plattform aus radial nach aussen verläuft und einen Fussbereich und einen Spitzenbereich, der einteilig mit dem Fussbereich ist, aufweist, wobei der Spitzenbereich ein Spitzenende mit einer zweiten axialen Länge aufweist, die kürzer ist als die erste axiale Länge; und ein Turbinenrad, das eine Aufnahme mit einer Geometrie aufweist, die der Verbindung mit einem einzelnen Vorsprung entspricht, und mit der Verbindung mit einem einzelnen Vorsprung verbunden ist. Das Turbinenrad weist ein Turbinenradmaterial auf und die Verbindung mit einem einzelnen Vorsprung und das nicht unterteilte Profil weisen ein Turbinenschaufelmaterial auf, wobei das Turbinenschaufelmaterial eine höhere Wärmebeständigkeit und eine niedrigere Wärmeausdehnung aufweist als das Turbinenradmaterial. In one embodiment, a turbine blade assembly has a connection with a single projection and a one-piece platform, wherein the connection has a first axial length; an undivided profile that extends radially outwardly from the one-piece platform and has a foot region and a tip region integral with the foot region, the tip region having a tip end having a second axial length that is shorter than the first axial one Length; and a turbine wheel having a receptacle with a geometry corresponding to the connection with a single projection and connected to the connection with a single projection. The turbine wheel comprises a turbine wheel material, and the single lobe connection and the undivided profile comprise a turbine blade material, the turbine blade material having higher heat resistance and lower thermal expansion than the turbine wheel material.

[0006] In jeder beliebigen zuvor erwähnten Ausführungsform kann es vorteilhaft sein, dass das Turbinenschaufelmaterial ein keramischer Faserverbundwerkstoff ist. In any of the aforementioned embodiments, it may be advantageous for the turbine blade material to be a ceramic fiber composite.

[0007] In jeder beliebigen zuvor erwähnten Ausführungsform kann es vorteilhaft sein, dass das Turbinenradmaterial eine Superlegierung ist. In any of the aforementioned embodiments, it may be advantageous for the turbine wheel material to be a superalloy.

[0008] In jeder beliebigen zuvor erwähnten Ausführungsform kann es vorteilhaft sein, dass das Turbinenradmaterial eine Superlegierung auf Nickelbasis, eine Superlegierung auf Cobaltbasis oder eine Superlegierung auf Stahlbasis ist. [0008] In any of the aforementioned embodiments, it may be advantageous for the turbine wheel material to be a nickel-base superalloy, a cobalt-base superalloy, or a steel-based superalloy.

[0009] In jeder beliebigen zuvor erwähnten Ausführungsform kann es vorteilhaft sein, dass das Turbinenschaufelmaterial weniger dicht als das Turbinenradmaterial ist. In any of the aforementioned embodiments, it may be advantageous for the turbine blade material to be less dense than the turbine wheel material.

[0010] In jeder beliebigen zuvor erwähnten Ausführungsform kann es vorteilhaft sein, dass die Verbindung mit einem einzelnen Vorsprung über eine axiale Verbindung, eine Umfangsverbindung, eine Schwalbenschwanzverbindung, eine Nutverbindung, eine Zinkenverbindung, eine Nut-Feder-Verbindung oder eine Kombination daraus abnehmbar mit dem Turbinenradverbunden ist. In any of the aforementioned embodiments, it may be advantageous for the connection to be removable with a single projection via an axial connection, a peripheral connection, a dovetail connection, a groove connection, a tine connection, a tongue and groove connection or a combination thereof is connected to the turbine wheel.

[0011] In jeder beliebigen zuvor erwähnten Ausführungsform kann es vorteilhaft sein, dass die Geometrie des Turbinenrads, die der Verbindung mit einem einzelnen Vorsprung entspricht, einen Rand des Turbinenrads definiert. In any of the aforementioned embodiments, it may be advantageous for the geometry of the turbine wheel corresponding to the connection with a single projection to define an edge of the turbine wheel.

[0012] In jeder beliebigen zuvor erwähnten Ausführungsform kann es vorteilhaft sein, dass das nicht unterteilte Profil kein Spitzendeckband aufweist. In any of the aforementioned embodiments, it may be advantageous that the undivided profile has no tip shroud.

[0013] In jeder beliebigen zuvor erwähnten Ausführungsform kann es vorteilhaft sein, dass die Schaufelanordnung ferner einen Prallschutzstreifen umfasst, der an einer Vorderkante des nicht unterteilten Profils platziert ist. In any of the aforementioned embodiments, it may be advantageous for the vane assembly to further include an impact protection strip placed at a leading edge of the undivided profile.

[0014] In jeder beliebigen zuvor erwähnten Ausführungsform kann es vorteilhaft sein, dass die Schaufelanordnung ferner einen Prallschutzstreifen umfasst, der an einer Hinterkante des nicht unterteilten Profils platziert ist. In any of the aforementioned embodiments, it may be advantageous for the vane assembly further to include an impact protection strip placed at a trailing edge of the undivided profile.

[0015] In jeder beliebigen zuvor erwähnten Ausführungsform kann es vorteilhaft sein, dass die Schaufelanordnung ferner einen Prallschutzstreifen umfasst, der aus Prallschutzstreifenmaterial gefertigt ist, das in der Lage ist, an dem Turbinenschaufelmaterial zu haften. In any of the aforementioned embodiments, it may be advantageous for the vane assembly to further include an impact protection strip made of bumper strip material capable of adhering to the turbine blade material.

[0016] In einer weiteren Ausführungsform weist eine Turbinenschaufelanordnung eine Verbindung mit einem einzelnen Vorsprung und einer einteiligen Plattform auf, wobei die Verbindung eine erste axiale Länge aufweist; ein nicht unterteiltes Profil, das von der einteiligen Plattform aus radial nach aussen verläuft und ein Spitzenende mit einer zweiten axialen Länge aufweist, die kürzer ist als die erste axiale Länge; und ein Turbinenrad, das eine Aufnahme mit einer Geometrie definiert, die der Verbindung mit einem einzelnen Vorsprung entspricht, und mit der Verbindung mit einem einzelnen Vorsprung abnehmbar verbunden ist. Das Turbinenrad weist ein Turbinenradmaterial auf und die Verbindung mit einem einzelnen Vorsprung und das nicht unterteilte Profil weisen ein Turbinenschaufelmaterial auf, wobei das Turbinenradmaterial eine Superlegierung ist und das Turbinenschaufelmaterial ein keramischer Faserverbundwerkstoff ist. In a further embodiment, a turbine blade assembly has a connection with a single projection and a one-piece platform, the connection having a first axial length; an undivided profile that extends radially outwardly from the one-piece platform and has a tip end having a second axial length that is shorter than the first axial length; and a turbine wheel defining a receptacle with a geometry corresponding to the connection with a single projection and being detachably connected to the connection with a single projection. The turbine wheel includes a turbine wheel material, and the single lobe connection and the undivided profile comprise a turbine blade material, wherein the turbine wheel material is a superalloy and the turbine blade material is a ceramic fiber composite.

[0017] In einer weiteren Ausführungsform weist ein Turbinensystem einen Verdichterabschnitt, einen Brennkammerabschnitt, der so ausgelegt ist, dass er Luft von dem Verdichterabschnitt erhält, und einen Turbinenabschnitt in Fluidverbindung mit dem Brennkammerabschnitt auf, wobei der Turbinenabschnitt ein Leitrad und eine Turbinenschaufelanordnung umfasst. Die Turbinenschaufelanordnung weist eine Verbindung mit einem einzelnen Vorsprung und einer einteiligen Plattform auf, wobei die Verbindung eine erste axiale Länge aufweist; ein nicht unterteiltes Profil, das von der einteiligen Plattform aus radial nach aussen verläuft und ein Spitzenende mit einer zweiten axialen Länge aufweist, die kürzer ist als die erste axiale Länge; und ein Turbinenrad, das eine Aufnahme mit einer Geometrie definiert, die der Verbindung mit einem einzelnen Vorsprung entspricht, und mit der Verbindung mit einem einzelnen Vorsprung verbunden ist. Das Turbinenrad weist ein Turbinenradmaterial auf und die Verbindung mit einem einzelnen Vorsprung und das nicht unterteilte Profil weisen ein Turbinenschaufelmaterial auf, wobei das Turbinenschaufelmaterial eine höhere Wärmebeständigkeit und eine niedrigere Wärmeausdehnung aufweist als das Turbinenradmaterial. In another embodiment, a turbine system includes a compressor section, a combustor section configured to receive air from the compressor section, and a turbine section in fluid communication with the combustor section, the turbine section including a stator and turbine blade assembly. The turbine blade assembly has a connection with a single projection and a one-piece platform, the connection having a first axial length; an undivided profile that extends radially outwardly from the one-piece platform and has a tip end having a second axial length that is shorter than the first axial length; and a turbine wheel defining a receptacle with a geometry corresponding to the connection with a single projection and connected to the connection with a single projection. The turbine wheel comprises a turbine wheel material, and the single lobe connection and the undivided profile comprise a turbine blade material, the turbine blade material having higher heat resistance and lower thermal expansion than the turbine wheel material.

[0018] In jeder beliebigen zuvor erwähnten Ausführungsform kann es vorteilhaft sein, dass das Turbinensystem ferner eine Mehrzahl von axial beabstandeten Stufen von Turbinenschaufelanordnungen einschliesslich einer letzten Stufe von Turbinenschaufelanordnungen umfasst. In any of the aforementioned embodiments, it may be advantageous for the turbine system further to include a plurality of axially spaced stages of turbine blade assemblies including a final stage of turbine blade assemblies.

[0019] In jeder beliebigen zuvor erwähnten Ausführungsform kann es vorteilhaft sein, dass das Profil eine Vorderkante und eine Hinterkante aufweist und ferner mindestens einen Prallschutzstreifen umfasst, der an der Vorderkante und/oder der Hinterkante angebracht ist. In any of the aforementioned embodiments, it may be advantageous for the profile to have a leading edge and a trailing edge and further comprising at least one impact protection strip attached to the leading edge and / or the trailing edge.

[0020] In jeder beliebigen zuvor erwähnten Ausführungsform kann es vorteilhaft sein, dass Prallschutzstreifen an den Vorderkanten der Mehrzahl von Turbinenschaufelanordnungen in einer oder mehreren der Mehrzahl von Turbinenstufen angebracht sind. In any of the aforementioned embodiments, it may be advantageous for impact protection strips to be attached to the leading edges of the plurality of turbine blade assemblies in one or more of the plurality of turbine stages.

[0021] In jeder beliebigen zuvor erwähnten Ausführungsform kann es vorteilhaft sein, dass Prallschutzstreifen an den Hinterkanten der Mehrzahl von Turbinenschaufelanordnungen in einer oder mehreren der Mehrzahl von Turbinenstufen mit Ausnahme der letzten Stufe angebracht sind. In any of the aforementioned embodiments, it may be advantageous for impact protection strips to be attached to the trailing edges of the plurality of turbine blade assemblies in one or more of the plurality of turbine stages except the last stage.

[0022] Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind anhand der folgenden ausführlicheren Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen ersichtlich, die beispielhaft die Grundsätze der Erfindung veranschaulichen. Other features and advantages of the present invention will become apparent from the following more particular description of the preferred embodiment, taken in conjunction with the accompanying drawings, which illustrate, by way of example, the principles of the invention.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0023] <tb>Fig. 1<SEP>ist eine vereinfachte Darstellung eines Turbinensystems mit einer Turbinenschaufelanordnung gemäss einer Ausführungsform der Offenbarung. <tb>Fig. 2<SEP>ist eine perspektivische Darstellung einer Turbinenschaufelanordnung mit einem nicht unterteilten Profil in einer Turbinenschaufel gemäss einer Ausführungsform der Offenbarung. <tb>Fig. 3<SEP>ist eine Hinteransicht nach vorn einer Turbinenschaufel einer hinteren Stufe (zum Beispiel einer Schaufel zur Verwendung in einer dritten oder vierten Stufe einer vierstufigen Turbine) gemäss einer Ausführungsform der Offenbarung.[0023] <Tb> FIG. 1 <SEP> is a simplified illustration of a turbine system with a turbine blade assembly according to an embodiment of the disclosure. <Tb> FIG. 2 <SEP> is a perspective view of a turbine blade assembly having an undivided profile in a turbine blade according to an embodiment of the disclosure. <Tb> FIG. 3 <SEP> is a front rear view of a rear stage turbine blade (eg, a blade for use in a third or fourth stage of a four-stage turbine) according to an embodiment of the disclosure.

[0024] In allen Zeichnungen werden, wenn möglich, dieselben Bezugszeichen für die Darstellung derselben Teile verwendet. In all the drawings, if possible, the same reference numerals are used to represent the same parts.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

[0025] Es sind eine Turbinenschaufelanordnung und ein Turbinensystem bereitgestellt. Zusätzlich sind aus der Offenbarung Verfahren zum Montieren und/oder Herstellen derartiger Turbinenschaufelanordnungen und Turbinensysteme ersichtlich. Bei Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung, beispielsweise im Vergleich zu ähnlichen Konzepten, bei denen ein oder mehrere der hier offenbarten Merkmale nicht enthalten sind, werden die Gesamtbetriebs- und Gesamtwartungskosten gesenkt, wird die Dauer von Ausfallzeiten für Reparaturen verkürzt, werden weitere zweckmässige Vorteile ermöglicht, können grössere oder kleinere Turbinen und/oder Turbinenschaufeln verwendet werden, kann eine Turbinenschaufelanordnung höheren Temperaturen ausgesetzt werden, können Eigenschaften in einem bestimmten Abschnitt einer Turbinenschaufelanordnung zusätzlichen Kräften standhalten, können zusätzliche Materialien für Abschnitte von Turbinenschaufelanordnungen verwendet werden, oder eine Kombination daraus. There is provided a turbine blade assembly and a turbine system. In addition, the disclosure discloses methods for mounting and / or manufacturing such turbine blade assemblies and turbine systems. In embodiments of the present disclosure, for example, as compared to similar concepts that do not include one or more of the features disclosed herein, the overall operating and overall maintenance costs are reduced, the duration of downtime for repairs is shortened, other useful benefits may be allowed If larger or smaller turbines and / or turbine blades are used, a turbine blade assembly may be exposed to higher temperatures, characteristics in a particular portion of a turbine blade assembly may withstand additional forces, additional materials may be used for portions of turbine blade assemblies, or a combination thereof.

[0026] Fig. 1 ist eine vereinfachte Darstellung eines Turbinensystems 10, beispielsweise ein Gasturbinensystem, ein Energieerzeugungssystem, jedes beliebige andere geeignete System, bei dem Laufschaufeln/Schaufeln verwendet werden, oder eine Kombination daraus. Der Begriff «Laufschaufel» wird hier austauschbar mit dem Begriff «Schaufel» verwendet. Eine geeignete Turbinenschaufel ist in Fig. 3 dargestellt, die eine Schaufel zur Verwendung in einer hinteren Stufe einer Turbine (beispielsweise eine dritte oder vierte Stufe einer vierstufigen Turbine) veranschaulicht. In einer Ausführungsform weist das System 10 einen Einlassabschnitt 12, einen Verdichterabschnitt 14 stromabwärts des Einlassabschnitts 12, einen Brennkammerabschnitt 16, der stromabwärts des Einlassabschnitts 12 angekoppelt ist, einen Turbinenabschnitt 18, der stromabwärts des Brennkammerabschnitts 16 angekoppelt ist, und einen Auslassabschnitt 20 auf. Der Turbinenabschnitt 18 ist über eine Läuferwelle 22 antriebsmässig mit dem Verdichterabschnitt 14 gekoppelt. Der Brennkammerabschnitt 16 weist eine Mehrzahl von Brennkammern 24 auf und ist so an den Verdichterabschnitt 14 angekoppelt, dass jede der Brennkammern 24 über ein Fluid mit dem Verdichterabschnitt 14 in Verbindung steht. Mit jeder der Brennkammern 24 ist eine Brennstoffdüsenanordnung 26 verbunden. Der Turbinenabschnitt 18 ist drehbar an den Verdichterabschnitt 14 und an eine Last 28 angekoppelt, beispielsweise, jedoch nicht beschränkt auf, einen elektrischen Generator und/oder eine mechanische Antriebsanwendung. Der Verdichterabschnitt 14 und/oder der Turbinenabschnitt 18 weist bzw. weisen mindestens eine Laufschaufel oder Turbinenschaufel 30 auf, die mit der Läuferwelle 22 gekoppelt ist. Figure 1 is a simplified illustration of a turbine system 10, such as a gas turbine system, a power generation system, any other suitable system using blades / vanes, or a combination thereof. The term "bucket" is used interchangeably with the term "bucket" here. A suitable turbine blade is illustrated in FIG. 3, which illustrates a blade for use in a turbine rear stage (eg, a third or fourth stage of a four-stage turbine). In one embodiment, the system 10 includes an inlet section 12, a compressor section 14 downstream of the inlet section 12, a combustor section 16 coupled downstream of the inlet section 12, a turbine section 18 coupled downstream of the combustor section 16, and an outlet section 20. The turbine section 18 is drivingly coupled to the compressor section 14 via a rotor shaft 22. The combustor section 16 has a plurality of combustors 24 and is coupled to the compressor section 14 such that each of the combustors 24 communicates with the compressor section 14 via fluid. With each of the combustion chambers 24, a fuel nozzle assembly 26 is connected. The turbine section 18 is rotatably coupled to the compressor section 14 and to a load 28, such as, but not limited to, an electric generator and / or a mechanical drive application. The compressor section 14 and / or the turbine section 18 include at least one blade or turbine blade 30 coupled to the rotor shaft 22.

[0027] Während des Betriebs leitet der Einlassabschnitt 12 Luft in Richtung des Verdichterabschnitts 14. Der Verdichterabschnitt 14 verdichtet die Zuluft auf einen höheren Druck und eine höhere Temperatur und führt die verdichtete Luft in Richtung des Brennkammerabschnitts 16 ab. Die verdichtete Luft wird mit Kraftstoff vermischt und gezündet, um Verbrennungsgase zu erzeugen, die zu dem Turbinenabschnitt 18 strömen, der den Verdichterabschnitt 14 und/oder die Last 28 antreibt. Insbesondere wird zumindest ein Teil der verdichteten Luft der Kraftstoffdüsenanordnung 26 zugeführt. Kraftstoff wird zu der Kraftstoffdüsenanordnung 26 geleitet. Der Kraftstoff wird stromabwärts der Kraftstoffdüsenanordnung 26 in dem Brennkammerabschnitt 16 mit der Luft gemischt und gezündet. Es werden Verbrennungsgase erzeugt und zu dem Turbinenabschnitt 18 geleitet. Wärmeenergie des Gasstroms wird in dem Turbinenabschnitt 18 in mechanische Rotationsenergie umgewandelt. Abgase strömen aus dem Turbinenabschnitt 18 und strömen durch den Auslassabschnitt 20 in die Umgebungsluft. During operation, the inlet section 12 directs air toward the compressor section 14. The compressor section 14 compresses the supply air to a higher pressure and a higher temperature and discharges the compressed air in the direction of the combustion chamber section 16. The compressed air is mixed with fuel and ignited to produce combustion gases that flow to the turbine section 18, which drives the compressor section 14 and / or the load 28. In particular, at least a portion of the compressed air is supplied to the fuel nozzle assembly 26. Fuel is directed to the fuel nozzle assembly 26. The fuel is mixed with the air and ignited downstream of the fuel nozzle assembly 26 in the combustor section 16. Combustion gases are generated and directed to the turbine section 18. Heat energy of the gas stream is converted into mechanical rotational energy in the turbine section 18. Exhaust gases flow out of the turbine section 18 and flow through the outlet section 20 into the ambient air.

[0028] Fig. 2 ist eine perspektivische Darstellung einer Turbinenschaufelanordnung 200 mit der Turbinenschaufel 30, die bei dem System 10 verwendet werden kann. Die Turbinenschaufel 30 weist ein Profil 110 auf. Das Profil 110 ist nicht unterteilt (weist beispielsweise keinen getrennten Spitzenabschnitt und Fussabschnitt auf und/oder stellt ein einziges durchgehendes Material dar, wie in Fig. 2 dargestellt ist). Die Turbinenschaufel 30 weist eine Druckseite 102 und eine Saugseite 103 auf, die an einer Vorderkante 104 und einer Hinterkante 106 miteinander verbunden sind. Die Druckseite 102 weist eine ganz allgemein konkave Geometrie auf und die Saugseite 103 weist eine ganz allgemein konvexe Geometrie auf. Die Turbinenschaufel 30 weist eine Verbindung 108 und/oder beliebige andere geeignete Merkmale wie eine Plattform 112 auf, die zwischen der Verbindung 108 und dem Profil 110 verläuft. FIG. 2 is a perspective view of a turbine blade assembly 200 with the turbine blade 30 that may be used with the system 10. The turbine blade 30 has a profile 110. The profile 110 is not subdivided (eg, does not have a separate tip portion and foot portion and / or represents a single continuous material, as shown in FIG. 2). The turbine blade 30 has a pressure side 102 and a suction side 103, which are connected to one another at a front edge 104 and a trailing edge 106. The pressure side 102 has a generally concave geometry and the suction side 103 has a generally convex geometry. The turbine blade 30 has a connection 108 and / or any other suitable features such as a platform 112 extending between the connection 108 and the profile 110.

[0029] Die Verbindung 108, die die Schaufel 30 mit dem Rad 105 verbindet, ist ein Schwalbenschwanz, weist mehrere Vorsprünge auf, weist einen einzelnen Vorsprung auf, ist ein Abschnitt einer Blisk, ist einteilig mit dem Profil 110 (beispielsweise derart, dass in der Turbinenschaufel 30, wo die Plattform 112 in das Profil 110 übergeht, keine Nähte oder Uneinheitlichkeiten vorhanden sind), ist ein weiterer geeigneter Mechanismus oder eine weitere geeignete Vorrichtung zum Sichern der Turbinenschaufel 30 oder ist eine Kombination daraus. Die Wärmeausdehnungskoeffizienten der Materialien in den Bauteilen (beispielsweise ein Rad 105 und das Profil 110) geben die Verbindungsart zwischen den jeweiligen Bauteilen vor. Wenn die Materialien beispielsweise einen beinahe identischen oder identischen Wärmeausdehnungskoeffizienten über einen weiten Temperaturbereich aufweisen, kann die Verbindung 108 zwischen den Bauteilen entweder eine Verbindung mit einem einzelnen Vorsprung oder mit mehreren Vorsprüngen sein. Eine Verbindung mit mehreren Vorsprüngen kann unter bestimmten Umständen bevorzugt sein. Im Gegensatz dazu kann, wenn die Materialien unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, eine Verbindung mit einem einzelnen Vorsprung zwischen den Bauteilen bevorzugt sein. The connection 108 connecting the blade 30 to the wheel 105 is a dovetail, has a plurality of projections, has a single projection, is a portion of a blisk, is integral with the profile 110 (for example, such that in FIG the turbine blade 30 where the platform 112 merges into the profile 110, there are no seams or inconsistencies) is another suitable mechanism or other suitable device for securing the turbine blade 30 or a combination thereof. The thermal expansion coefficients of the materials in the components (for example, a wheel 105 and the profile 110) dictate the type of connection between the respective components. For example, if the materials have an almost identical or identical coefficient of thermal expansion over a wide temperature range, the bond 108 between the components may be either a single boss or multiple boss joint. A multi-protrusion connection may be preferred in some circumstances. In contrast, if the materials have different thermal expansion coefficients, joining with a single protrusion between the components may be preferred.

[0030] In einer Ausführungsform ist die Turbinenschaufel 30 mit dem Rad 105 über die Verbindung 108 verbunden und verläuft von dem Rad 105 aus radial nach aussen. Die Verbindung 108 weist eine Geometrie mit einem einzelnen Vorsprung auf, die einer jeweiligen Aufnahme in dem Rad 105 entspricht, und kann mit jedem geeigneten Verfahren abnehmbar oder dauerhaft mit dem Rad 105 verbunden werden. Ein geeignetes Verfahren umfasst die abnehmbare Verbindung der Verbindung 108 mit dem Rad 105 über eine axiale Verbindung oder eine Umfangsverbindung. Ein weiteres geeignetes Verfahren umfasst die abnehmbare Verbindung der Verbindung 108 mit dem Rad 105 über eine Schwalbenschwanzverbindung, eine Nutverbindung, eine Zinkenverbindung, eine Nut-Feder-Verbindung oder eine Kombination daraus. In one embodiment, the turbine blade 30 is connected to the wheel 105 via the connection 108 and extends radially outward from the wheel 105. The link 108 has a single lug geometry corresponding to a respective receptacle in the wheel 105 and may be detachably or permanently connected to the wheel 105 by any suitable method. One suitable method includes detachably connecting the connection 108 to the wheel 105 via an axial connection or peripheral connection. Another suitable method includes detachably connecting the connection 108 to the wheel 105 via a dovetail joint, a grooved joint, a tine joint, a tongue and groove joint, or a combination thereof.

[0031] In einer Ausführungsform ist das Rad 105 ein Turbinenrad mit einer Mehrzahl von Aufnahmen mit einer Geometrie entsprechend den Verbindungen 108 mit einem einzelnen Vorsprung einer entsprechenden Mehrzahl von Turbinenschaufeln 30, und die Geometrie des Rads 105 definiert einen Rand des Turbinenrads. In einer alternativen Ausführungsform (Fig. 1 ) sind die Turbinenschaufeln 30 über die Verbindungen 108 unmittelbar mit der Läuferwelle 22 verbunden und verlaufen von der Läuferwelle 22 aus radial nach aussen. In one embodiment, the wheel 105 is a turbine wheel having a plurality of receptacles with a geometry corresponding to the links 108 having a single projection of a corresponding plurality of turbine blades 30, and the geometry of the wheel 105 defines an edge of the turbine wheel. In an alternative embodiment (FIG. 1), the turbine blades 30 are connected directly to the rotor shaft 22 via the connections 108 and extend radially outward from the rotor shaft 22.

[0032] In einer Ausführungsform weist die Verbindung 108 eine axiale Verbindungslänge 114 auf, die das Sichern vereinfacht. In einer Ausführungsform verläuft die Plattform 112 von der Verbindung 108 aus radial nach aussen und weist eine Plattformlänge 117 auf, die der axialen Verbindungslänge 114 entspricht oder in etwa entspricht (wie in Fig. 2 und 3 dargestellt ist). In one embodiment, the connection 108 has an axial connection length 114 that facilitates securement. In one embodiment, platform 112 extends radially outwardly from link 108 and has a platform length 117 that corresponds or approximately corresponds to axial link length 114 (as shown in FIGS. 2 and 3).

[0033] In einer Ausführungsform verläuft das Profil 110 von der Verbindung 108 aus radial nach aussen, verläuft von einer Plattformaussenflache der Plattform 112 aus radial nach aussen, weist eine Ausgangsprofillänge 119 auf, die ungefähr der axialen Verbindungslänge 114 entspricht, und/oder nimmt in der axialen Länge bis zu einer Spitzenendenlänge 118 an einem Spitzenende 116 der Turbinenschaufel 30 ab, sodass die Spitzenendenlänge 118 bei einer Profilansicht von rechts kürzer ist als die axiale Verbindungslänge 114, wie in Fig. 3 dargestellt ist. Die Spitzenendenlänge 118 und eine Spitzenbreite können je nach Anwendung der Turbinenschaufel 30 und/oder des Systems 10 verändert werden. Das Profil 110 weist gemessen von der Plattform 112 zum Spitzenende 116 eine erste oder radiale Länge 120 auf, beispielsweise zur Ermöglichung einer verbesserten Leistung der Turbinenschaufel 30. Die Profillänge 120 kann je nach Anwendung der Turbinenschaufel 30 oder des Systems 10 verändert werden. In einer Ausführungsform weist das Profil 110 eine Profilbreite auf, die so bemessen ist, dass die Sicherung an dem Rad 105 erleichtert wird. In one embodiment, the profile 110 extends radially outward from the connection 108, extends radially outward from a platform outer surface of the platform 112, has an initial profile length 119 approximately equal to the axial connection length 114, and / or increases the axial length to a tip end length 118 at a tip end 116 of the turbine blade 30, so that the tip end length 118 is shorter in a profile view from the right than the axial connection length 114, as shown in Fig. 3. Tip tip length 118 and tip width may be varied depending on the application of turbine blade 30 and / or system 10. The profile 110 has a first or radial length 120 measured from the platform 112 to the tip end 116, for example, to allow improved performance of the turbine blade 30. The profile length 120 can be varied depending on the application of the turbine blade 30 or system 10. In one embodiment, the tread 110 has a tread width sized to facilitate securing to the wheel 105.

[0034] Das Profil 110 ist ein nicht unterteilter Abschnitt der Turbinenschaufel 30. In einer Ausführungsform weist das Profil 110, wie in Fig. 2 dargestellt ist, einen ersten Bereich oder den Spitzenbereich 122 auf, der einteilig mit einem zweiten Bereich oder dem Fussbereich 124 ausgebildet ist. Der Fussbereich 124 befindet sich proximal zum Rad 105 oder der Läuferwelle 22 (siehe Fig. 1 ). Der Spitzenbereich 122 befindet sich distal vom Rad 105 oder der Läuferwelle 22 (siehe Fig. 1 ). The profile 110 is an undivided portion of the turbine blade 30. In one embodiment, as shown in FIG. 2, the profile 110 includes a first portion or tip portion 122 that is integral with a second portion or foot portion 124 is trained. The foot region 124 is proximal to the wheel 105 or the rotor shaft 22 (see FIG. 1). The tip region 122 is distal to the wheel 105 or rotor shaft 22 (see FIG. 1).

[0035] Der Spitzenbereich 122 weist eine Spitzenbereichslänge 126 auf, die mit der Turbinenschaufellänge 120 beispielsweise über einen relativen Anteil an der Turbinenschaufellänge 120 vergleichbar ist, beispielsweise ungefähr 25 Prozent, ungefähr 40 Prozent, mehr als 40 Prozent, weniger als ungefähr 50 Prozent, ungefähr 50 Prozent, mehr als ungefähr 50 Prozent, ungefähr 60 Prozent, zwischen ungefähr 40 Prozent und ungefähr 60 Prozent, ungefähr 75 Prozent, zwischen ungefähr 25 Prozent und ungefähr 75 Prozent, zwischen ungefähr 40 Prozent und ungefähr 75 Prozent, oder jede geeignete Kombination, Unterkombination, jeder geeignete Bereich oder Teilbereich darin. Die Spitzenbereichslänge 126 verläuft bis zu einem mittleren Bereich des Profils 110 mit einer axialen Länge 129, die bei einer Profilansicht von rechts länger als die Spitzenendenlänge 118 und kürzer als die Ausgangsprofillänge 119 ist, wie in Fig. 3 dargestellt ist. The tip region 122 has a tip region length 126 that is comparable to the turbine blade length 120, for example, over a relative portion of the turbine blade length 120, for example, about 25 percent, about 40 percent, more than 40 percent, less than about 50 percent, about 50 percent, more than about 50 percent, about 60 percent, between about 40 percent and about 60 percent, about 75 percent, between about 25 percent and about 75 percent, between about 40 percent and about 75 percent, or any suitable combination, subcombination , any suitable area or subarea in it. The tip region length 126 extends to a central region of the profile 110 having an axial length 129 which, in a profile view from the right, is longer than the tip end length 118 and shorter than the initial profile length 119, as shown in FIG.

[0036] Das Rad 105, die Verbindung 108 und/oder das Profil 110 weisen jede geeignete Kombination aus Materialien auf, die den Betriebsanforderungen an das System 10 standhalten kann und/oder in Verbindung mit den Merkmalen der Turbinenschaufel 30 funktioniert. Die Materialien sind ähnliche Materialien, dieselben Materialien oder unterschiedliche Materialien, die so ausgewählt sind, dass ein Gleichgewicht zwischen Überlegungen zu Gewicht und Kosten und der Leistung bei höheren Temperaturen und/oder Drehzahlen hergestellt wird. The wheel 105, the connection 108, and / or the tread 110 have any suitable combination of materials that can withstand the operating requirements of the system 10 and / or work in conjunction with the features of the turbine bucket 30. The materials are similar materials, materials or materials that are selected to balance weight and cost considerations with performance at higher temperatures and / or speeds.

[0037] Zu geeigneten Materialien für die Verbindung 108 und das Profil 110 gehören, ohne darauf beschränkt zu sein, keramische Faserverbundwerkstoffe, Titanaluminid, Materialien mit einer ähnlichen oder niedrigeren Wärmeausdehnung als Materialien in dem Rad 105, Materialien mit einer ähnlichen oder höheren Wärmebeständigkeit als Materialien in dem Rad 105 (beispielsweise zur Berücksichtigung, dass der Spitzenbereich 122 höheren Betriebstemperaturen ausgesetzt ist), Materialien mit einer ähnlichen oder niedrigeren Dichte als Materialien in dem Rad 105 (die beispielsweise zu einer niedrigeren rotierenden Masse in der Turbinenschaufel 30 führt) oder eine Kombination daraus. In dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel enthalten die Verbindung 108 und das Profil 110 einen keramischen Faserverbundwerkstoff. Suitable materials for the bond 108 and the profile 110 include, but are not limited to, ceramic fiber composites, titanium aluminide, materials with similar or lower thermal expansion than materials in the wheel 105, materials having similar or higher heat resistance than materials in the wheel 105 (eg, to take into account that the tip region 122 is exposed to higher operating temperatures), materials with a similar or lower density than materials in the wheel 105 (resulting, for example, in a lower rotating mass in the turbine blade 30) or a combination thereof , In the embodiment described herein, the connection 108 and the profile 110 include a ceramic fiber composite.

[0038] Der Begriff «keramischer Faserverbundwerkstoff» umfasst hier, ohne darauf beschränkt zu sein, kohlefaserverstärkten Kohlenstoff (C/C), kohlefaserverstärktes Siliziumcarbid (C/SiC) und siliziumcarbidfaserverstärktes Siliziumcarbid (SiC/SiC). In einer Ausführungsform weist der keramische Faserverbundwerkstoff bessere Dehnungs-, Bruchzähigkeits-, Temperaturwechseleigenschaften, Eigenschaften hinsichtlich der dynamischen Belastbarkeit und anisotrope Eigenschaften im Vergleich zu einer (nicht verstärkten) monolithischen keramischen Struktur auf. The term "ceramic fiber composite material" includes, but is not limited to, carbon fiber reinforced carbon (C / C), carbon fiber reinforced silicon carbide (C / SiC), and silicon carbide fiber reinforced silicon carbide (SiC / SiC). In one embodiment, the ceramic fiber composite has better elongation, fracture toughness, thermal cycling properties, dynamic resilience properties, and anisotropic properties compared to a (non-reinforced) monolithic ceramic structure.

[0039] Der Begriff «Titanaluminid» umfasst hier, ohne darauf beschränkt zu sein, übliche gewichtsbezogene Zusammensetzungen mit etwa 45% Ti und etwa 50% Al (TiAl) und/oder einem Molverhältnis von ungefähr 1 Mol Ti zu ungefähr 1 Mol Al, TiAI2(beispielsweise mit einem Molverhältnis von ungefähr 1 Mol Ti zu ungefähr 2 Mol Al), TiAl3(beispielsweise mit einem Molverhältnis von ungefähr 1 Mol Ti zu ungefähr 3 Mol Al), Ti3Al (beispielsweise mit einem Molverhältnis von ungefähr 3 Mol Ti zu ungefähr 1 Mol Al) oder andere geeignete Mischungen daraus. The term "titanium aluminide" here includes, but is not limited to, conventional weight based compositions having about 45% Ti and about 50% Al (TiAl) and / or a mole ratio of about 1 mole Ti to about 1 mole Al, TiAl 2 (for example, having a molar ratio of about 1 mole of Ti to about 2 moles of Al), TiAl3 (eg, having a molar ratio of about 1 mole of Ti to about 3 moles of Al), Ti3Al (e.g., having a molar ratio of about 3 moles of Ti to about 1 mole Al) or other suitable mixtures thereof.

[0040] Zu geeigneten Materialien für das Rad 105 gehören, ohne darauf beschränkt zu sein, Superlegierungen auf Cobaltbasis, Superlegierungen auf Nickelbasis, Superlegierungen auf Stahlbasis, Materialien mit einer ähnlichen oder höheren Wärmeausdehnung als Materialien in dem Profil 110, Materialien mit einer ähnlichen oder niedrigeren Wärmebeständigkeit als Materialien in dem Profil 110, Materialien mit einer ähnlichen oder höheren Dichte als Materialien in dem Profil 110 oder eine Kombination daraus. Suitable materials for the wheel 105 include, but are not limited to, cobalt-base superalloys, nickel-base superalloys, steel-based superalloys, materials with similar or higher thermal expansion than materials in the profile 110, materials having a similar or lower Heat resistance as materials in the profile 110, materials of similar or higher density than materials in the profile 110, or a combination thereof.

[0041] Der Begriff «Superlegierung» umfasst hier, ohne darauf beschränkt zu sein, Legierungen auf Nickelbasis, Legierungen auf Cobaltbasis oder Legierungen auf Stahlbasis. Ein typisches Superlegierungsmaterial auf Nickelbasis, das unter dem Handelsnamen INCONEL<®>718 von Special Metal Corporation aus New Hartford, NY, verkauft wird, weist eine gewichtsbezogene Zusammensetzung von ungefähr 50,0 bis 55,0% Ni, ungefähr 17,0 bis 21,0% Cr, ungefähr 4,75 bis 5% Nb, ungefähr 2,8 bis 3,3% Mo, ungefähr 1,0% Co, ungefähr 0,65 bis 1,15% Al, ungefähr 0,35% Mn, ungefähr 0,35% Si, ungefähr 0,2 bis 0,8% Cu, ungefähr 0,3% Ti, ungefähr 0,08% C, ungefähr 0,015% S, ungefähr 0,015% P und ungefähr 0,006% B und als Differenz zu 100% Fe auf. Eine beispielhafte CrMoV-Superlegierungszusammensetzung (auf Basis von Stahl) weist eine Zusammensetzung in Gewichts-% von ungefähr 0,90 bis 1,50% Mo, ungefähr 0,90 bis 1,25% Cr, ungefähr 0,55 bis 0,90% Mn, ungefähr 0,35 bis 0,55% Ni, ungefähr 0,25 bis 0,33% C, 0,20 bis 0,30% V, nicht mehr als ungefähr 0,35% Si, nicht mehr als ungefähr 0,35% Cu, nicht mehr als 0,012% P, nicht mehr als ungefähr 0,012% S, und als Differenz zu 100% Fe und Spurenverunreinigungen auf. The term "superalloy" here includes, but is not limited to, nickel-based alloys, cobalt-based alloys, or steel-based alloys. A typical nickel base superalloy material sold under the trade name INCONEL® 718 by Special Metal Corporation of New Hartford, NY has a weight average composition of about 50.0 to 55.0% Ni, about 17.0 to 21 , 0% Cr, about 4.75 to 5% Nb, about 2.8 to 3.3% Mo, about 1.0% Co, about 0.65 to 1.15% Al, about 0.35% Mn, about 0.35% Si, about 0.2 to 0.8% Cu, about 0.3% Ti, about 0.08% C, about 0.015% S, about 0.015% P, and about 0.006% B, and as a difference 100% Fe on. An exemplary CrMoV superalloy composition (based on steel) has a composition in weight% of about 0.90 to 1.50% Mo, about 0.90 to 1.25% Cr, about 0.55 to 0.90% Mn, about 0.35 to 0.55% Ni, about 0.25 to 0.33% C, 0.20 to 0.30% V, not more than about 0.35% Si, not more than about 0, 35% Cu, not more than 0.012% P, not more than about 0.012% S, and as a difference to 100% Fe and trace impurities.

[0042] Bezogen auf Fig. 2 weist die Turbinenschaufel 30 in einer Ausführungsform Prallschutzstreifen 107 an dem Profil 110 auf, die die Schlagzähigkeit des Bereichs erhöhen, an dem sie angebracht sind. Die Prallschutzstreifen 107 können aus einem ähnlichen Material wie das Profil 110 oder einem anderen Material gefertigt sein und/oder können ähnliche Eigenschaften wie das Profil 110 oder andere Eigenschaften besitzen. Die Prallschutzstreifen 107 sind (wie dargestellt) an der Vorderkante 104 der Turbinenschaufel 30, der Hinterkante 106 der Turbinenschaufel 30, an dem Spitzenbereich 122, dem Fussbereich 124 oder einer Kombination daraus platziert. In einer Ausführungsform befinden sich die Prallschutzstreifen 107 an der Vorderkante 104 der Spitzenbereiche 122 an jeder beliebigen und/oder allen Turbinenstufen, wohingegen sich die Prallschutzstreifen 107 an der Hinterkante 106 der Spitzenbereiche 122 an jeder beliebigen und/oder allen Turbinenstufen mit Ausnahme der letzten Stufe befinden. Referring to Figure 2, in one embodiment, the turbine blade 30 has impact protection tabs 107 on the profile 110 that increase the impact resistance of the area to which they are attached. The bumper strips 107 may be made of a similar material as the profile 110 or other material and / or may have similar properties as the profile 110 or other properties. The bumpers 107 are placed (as shown) at the leading edge 104 of the turbine blade 30, the trailing edge 106 of the turbine blade 30, at the tip region 122, the root region 124, or a combination thereof. In one embodiment, the bumpers 107 are located at the leading edge 104 of the tip regions 122 at any and all turbine stages, whereas the bumpers 107 are at the trailing edge 106 of the tip regions 122 at any and all turbine stages except the last stage ,

[0043] Die Prallschutzstreifen 107 sind mit einem oder mehreren chemischen und/oder mechanischen Verfahren, die beispielsweise auf physikalisch basierten Verfahren (wie Geometrie) und Werkstoffwissenschaftlichen Verfahren (beispielsweise durch verschiedene Herstellungsschritte), angebracht. In einer Ausführungsform sind die Prallschutzstreifen 107 beispielsweise mittels In-Situ-Materialverarbeitung wie Giessen, In-Situ-Extrusion, In-Situ-Schmieden, weiteren geeigneten Verfahren oder einer Kombination daraus chemisch angebracht. Zusätzlich oder alternativ werden die Prallschutzstreifen 107 in einer Ausführungsform chemisch über Materialnachbearbeitungsausgangsverfahren, beispielsweise Diffusionsverbinden, Hartlöten, additive Fertigung, weitere geeignete Verfahren oder eine Kombination daraus angebracht. In einer weiteren Ausführungsform sind die Prallschutzstreifen 107 über Klebstoff, Nieten, Schaftstifte, Knöpfe oder Halteverbindungen (beispielsweise eine Nutverbindung, eine Zinkenverbindung und/oder eine Nut-Feder-Verbindung), weitere geeignete Verfahren oder eine Kombination daraus mechanisch angebracht. The impact protection strips 107 are provided with one or more chemical and / or mechanical methods, for example, based on physically based methods (such as geometry) and material science methods (for example, by various manufacturing steps). In one embodiment, the impact protection strips 107 are chemically attached, for example, by in-situ material processing such as casting, in situ extrusion, in situ forging, other suitable methods, or a combination thereof. Additionally or alternatively, in one embodiment, the bumper strips 107 are chemically attached via post-processing material processing methods, such as diffusion bonding, brazing, additive manufacturing, other suitable methods, or a combination thereof. In a further embodiment, the impact protection strips 107 are mechanically attached via adhesive, rivets, shaft pins, buttons or retaining connections (for example a groove connection, a tine connection and / or a tongue and groove connection), further suitable methods or a combination thereof.

[0044] Die Erfindung ist zwar bezogen auf ein oder mehrere Ausführungsformen beschrieben worden, jedoch versteht der Fachmann, dass ohne Abweichung vom Geltungsbereich der Erfindung verschiedene Änderungen vorgenommen werden können und Entsprechungen Elemente davon ersetzen können. Zusätzlich können viele Abwandlungen vorgenommen werden, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material an die Lehre der Erfindung anzupassen, ohne von ihrem wesentlichen Geltungsbereich abzuweichen. Die Erfindung soll deshalb nicht auf die besondere Ausführungsform beschränkt sein, die als für diese Erfindung beste in Erwägung gezogene Ausführungsform beschrieben ist, sondern soll sämtliche Ausführungsformen enthalten, die in den Geltungsbereich der beigefügten Ansprüche fallen. Zusätzlich sind alle in der ausführlichen Beschreibung genannten Zahlenwerte so auszulegen, als wären sowohl der genaue als auch ungefähre Wert ausdrücklich genannt. While the invention has been described in terms of one or more embodiments, it will be understood by those skilled in the art that various changes may be made without departing from the scope of the invention and equivalents may be substituted for elements thereof. In addition, many modifications may be made to adapt a particular situation or material to the teachings of the invention without departing from its essential scope. The invention, therefore, should not be limited to the particular embodiment described as the best mode contemplated for this invention, but is intended to include all embodiments falling within the scope of the appended claims. In addition, all numerical values given in the detailed description shall be construed as expressly indicating both the exact and approximate values.

[0045] Es sind eine Turbinenschaufelanordnung und ein Turbinensystem offenbart. Die Turbinenschaufelanordnung weist eine Verbindung mit einem einzelnen Vorsprung und einer einteiligen Plattform auf, wobei die Verbindung eine erste axiale Länge aufweist; ein nicht unterteiltes Profil, das einen Fussabschnitt und einen Spitzenabschnitt, der einteilig mit dem Fussabschnitt ist, aufweist, wobei der Spitzenabschnitt ein Spitzenende mit einer zweiten axialen Länge aufweist, die kürzer ist als die erste axiale Länge; und ein Turbinenrad, das eine Aufnahme mit einer Geometrie aufweist, die der Verbindung mit einem einzelnen Vorsprung entspricht, und mit der Verbindung mit einem einzelnen Vorsprung verbunden ist. Das Turbinenrad weist ein Turbinenradmaterial auf und die Verbindung mit einem einzelnen Vorsprung und das nicht unterteilte Profil weisen ein Turbinenschaufelmaterial auf, wobei das Turbinenschaufelmaterial eine höhere Wärmebeständigkeit und eine niedrigere Wärmeausdehnung aufweist als das Turbinenradmaterial. A turbine blade assembly and a turbine system are disclosed. The turbine blade assembly has a connection with a single projection and a one-piece platform, the connection having a first axial length; an undivided profile having a foot portion and a tip portion integral with the foot portion, the tip portion having a tip end having a second axial length that is shorter than the first axial length; and a turbine wheel having a receptacle with a geometry corresponding to the connection with a single projection and connected to the connection with a single projection. The turbine wheel comprises a turbine wheel material, and the single lobe connection and the undivided profile comprise a turbine blade material, the turbine blade material having higher heat resistance and lower thermal expansion than the turbine wheel material.

Claims

A turbine blade assembly comprising: a connection with a single projection and a one-piece platform, the connection having a first axial length; an undivided profile that extends radially outwardly from the one-piece platform and has a foot region and a tip region integral with the foot region, the tip region having a tip end having a second axial length that is shorter than the first axial one Length; and a turbine wheel having a receptacle with a geometry corresponding to the connection with a single projection and connected to the connection with a single projection; wherein the turbine wheel comprises a turbine wheel material, and the single-protrusion connection and the undivided profile comprise turbine blade material, the turbine blade material having higher heat resistance and lower thermal expansion than the turbine wheel material.

2. The assembly of claim 1, wherein the turbine blade material is a ceramic fiber composite material and / or wherein the turbine wheel material is a superalloy or nickel base superalloy or cobalt base superalloy or steel based superalloy.

3. Arrangement according to claim 1 or 2, wherein the turbine blade material is less dense than the turbine wheel material.

4. Arrangement according to one of the preceding claims, wherein the connection with a single projection via an axial connection, a peripheral connection, a dovetail connection, a groove connection, a tine connection, a tongue and groove connection or a combination thereof is detachably connected to the turbine wheel.

5. Arrangement according to one of the preceding claims, wherein the geometry of the turbine wheel, which corresponds to the connection with a single projection defines an edge of the turbine wheel.

6. An assembly according to any one of the preceding claims, further comprising an impact protection strip placed at a leading edge of the undivided profile.

An assembly according to any one of the preceding claims, further comprising an impact protection strip placed at a trailing edge of the undivided profile.

8. An assembly according to any one of the preceding claims, further comprising an impact protection strip made of impact strip material capable of adhering to the turbine blade material.

9. A turbine blade assembly comprising: a connection with a single projection and a one-piece platform, the connection having a first axial length; an undivided profile that extends radially outwardly from the one-piece platform and has a tip end having a second axial length that is shorter than the first axial length; and a turbine wheel defining a receptacle with a geometry corresponding to the connection with a single projection and being detachably connected to the connection with a single projection; wherein the turbine wheel comprises a turbine wheel material, and the single-protrusion connection and the undivided profile comprise turbine blade material, wherein the turbine wheel material is a superalloy and the turbine blade material is a ceramic fiber composite.

10. A gas turbine system comprising: a compressor section; a combustor section configured to receive air from the compressor section; and a turbine section in fluid communication with the combustor section, the turbine section including a stator and turbine blade assembly, the turbine blade assembly comprising: a connection with a single projection and a one-piece platform, the connection having a first axial length; an undivided profile that extends radially outwardly from the one-piece platform and has a tip end having a second axial length that is longer than the first axial length; and a turbine wheel defining a receptacle with a geometry corresponding to the connection with a single projection and connected to the connection with a single projection; wherein the turbine wheel comprises a turbine wheel material, and the single-protrusion connection and the undivided profile comprise turbine blade material, the turbine blade material having higher heat resistance and lower thermal expansion than the turbine wheel material.