CH709761B1 - Turbine component. - Google Patents
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Abstract
Es ist eine Turbinenkomponente (100) offenbart. Die Turbinenkomponente (100) enthält ein Aussendeckband (101) und ein Innendeckband (103), das einen ersten Hakenbereich (105), der sich über einen ersten Abschnitt (109) des Aussendeckbands (101) erstreckt, und einen zweiten Hakenbereich (107) aufweist, der sich über einen zweiten Abschnitt (111) des Aussendeckbands (101) erstreckt. Ein erster Hakenspalt (113), ein zweiter Hakenspalt (115), ein erster radialer Spalt (114) und ein zweiter radialer Spalt (116) sind eingerichtet und angeordnet, um dem Innendeckband (103) zu ermöglichen, unter thermischer Belastung von dem Aussendeckband (101) auszulenken. Zusätzlich oder alternativ enthält das Innendeckband (103) Keramikmatrix-Verbundfasern mit einer Wärmeleitfähigkeit von weniger als 200 W/m ⋅ K und mehr als 10 W/m ⋅ K.A turbine component (100) is disclosed. The turbine component (100) includes an outer shroud (101) and an inner shroud (103) having a first hook portion (105) extending over a first portion (109) of the outer shroud (101) and a second hook portion (107) which extends over a second section (111) of the outer cover strip (101). A first hook gap (113), a second hook gap (115), a first radial gap (114) and a second radial gap (116) are arranged and arranged to allow the inner shroud (103) to be subjected to thermal stress from the outer shroud (11). 101). Additionally or alternatively, the inner shroud (103) contains ceramic matrix composite fibers having a thermal conductivity of less than 200 W / m ⋅ K and more than 10 W / m ⋅ K.
Description
Beschreibungdescription
Gebiet der Erfindung [0001] Die vorliegende Erfindung betrifft Turbinenkomponenten. Spezieller betrifft die vorliegende Erfindung Turbinenkomponenten, die ein Innendeckband und ein Aussendeckband aufweisen.Field of the Invention The present invention relates to turbine components. More particularly, the present invention relates to turbine components having an inner shroud and an outer shroud.
Hintergrund der Erfindung [0002] Ein Betrieb von Turbinenkomponenten in Turbinenanlagen und Energieerzeugungssystemen bei höherer Temperatur und höherem Druck ermöglicht einen verbesserten Wirkungsgrad und einen Betrieb in neuen Konfigurationen. Eine Auswahl von Materialien, die für einen Betrieb bei solchen höheren Temperaturen und Drücken fähig sind, ist schwierig. Solche Materialien können zu kostspielig, schwer zu produzieren oder schwierig herzustellen sein. Ausserdem kann die Verwendung solcher unterschiedlicher Materialien eine Veränderung von Kühlmechanismen erforderlich machen, die andere Komplikationen bewirken können.Background of the Invention Operation of turbine components and power generation systems at higher temperature and pressure allows for improved efficiency and operation in new configurations. A selection of materials capable of operating at such higher temperatures and pressures is difficult. Such materials can be too expensive, difficult to produce or difficult to manufacture. In addition, the use of such different materials may require a change in cooling mechanisms that may cause other complications.
[0003] Im Allgemeinen ist die Verwendung von weniger Material für einen ähnlichen oder verbesserten Betrieb erwünscht. Die Verwendung von weniger Material verringert das Gewicht, senkt die mit der Herstellung verbundenen Kosten, senkt Materialkosten und bietet einige andere Vorteile. Die Verwendung von weniger Material kann jedoch komplizierte geometrische Anforderungen generieren und/oder unerwünschte Kräfte, die vorher nicht erzeugt wurden, wie z.B. Spannungskräfte, hervorrufen. Ausserdem kann, wie in dem Falle der Verwendung verschiedener Materialien, die Verwendung von weniger Material komplizierte und/oder teure Änderungen an dem Kühlmechanismus erfordern, was andere Komplikationen mit sich bringen kann.In general, the use of less material for similar or improved operation is desired. Using less material reduces weight, lowers manufacturing costs, lowers material costs, and offers several other benefits. However, the use of less material can generate complicated geometric requirements and / or unwanted forces that were not previously generated, e.g. Create tension forces. In addition, as in the case of using different materials, the use of less material may require complicated and / or expensive changes to the cooling mechanism, which may entail other complications.
[0004] Es besteht somit ein fortdauernder Wunsch, Materialien herzustellen, die in der Lage sind, höheren Temperaturen und Drücken standzuhalten, die man in geringeren Mengen/Gewichten anwenden kann, die für einen Betrieb in der Lage sind, ohne unerwünschte Kräfte hervorzurufen, und die für einen Einsatz unter Betriebsbedingungen in der Lage sind, ohne dass komplizierte und/oder teure Kühlmechanismen verwendet werden müssen.Thus, there is a continuing desire to produce materials capable of withstanding higher temperatures and pressures which can be employed in lower amounts / weights capable of operation without causing undesirable forces which are capable of use under operating conditions without the need for complex and / or expensive cooling mechanisms.
[0005] Eine Turbinenkomponente, die eine oder mehrere Verbesserungen im Vergleich zu dem Stand der Technik zeigt, wäre in der Fachwelt erwünscht.[0005] A turbine component that exhibits one or more improvements over the prior art would be desirable in the art.
Kurzbeschreibung der Erfindung [0006] Die Erfindung bezieht sich auf eine Turbinenkomponente, ein Aussendeckband und ein Innendeckband mit einem ersten Hakenbereich, der sich über einen ersten Abschnitt des Aussendeckbands erstreckt, und einen zweiten Hakenbereich, der sich über einen zweiten Abschnitt des Aussendeckbands erstreckt. Der erste Hakenbereich und der erste Abschnitt definieren einen ersten Hakenspalt, und der zweite Hakenbereich und der zweite Abschnitt definieren einen zweiten Hakenspalt. Ein erster radialer Spalt erstreckt sich zwischen dem ersten Hakenbereich gegenüber dem ersten Hakenspalt und dem Aussendeckband, und ein zweiter radialer Spalt erstreckt sich zwischen dem zweiten Hakenbereich gegenüber dem zweiten Hakenspalt und dem Aussendeckband. Der erste Hakenspalt, der zweite Hakenspalt, der erste radiale Spalt und der zweite radiale Spalt sind eingerichtet und angeordnet, um dem Innendeckband zu ermöglichen, unter thermischer Belastung von dem Aussendeckband auszulenken.Summary of the Invention The invention relates to a turbine component, an outer shroud, and an inner shroud having a first hook portion extending over a first portion of the outer shroud and a second hook portion extending over a second portion of the outer shroud. The first hook portion and the first portion define a first hook gap, and the second hook portion and the second portion define a second hook gap. A first radial gap extends between the first hook region opposite the first hook gap and the outer cover tape, and a second radial gap extends between the second hook region opposite the second hook gap and the outer cover tape. The first hook gap, the second hook gap, the first radial gap, and the second radial gap are configured and arranged to allow the inner shroud to deflect from the outer shroud under thermal stress.
[0007] In der zuvor erwähnten Turbinenkomponente kann das Innendeckband einen Keramikmatrix-Verbundstoff enthalten.In the aforementioned turbine component, the inner shroud may include a ceramic matrix composite.
[0008] Der Keramikmatrix-Verbundstoff kann eine SiC-Faser und eine SiC-Matrix enthalten.The ceramic matrix composite may include a SiC fiber and a SiC matrix.
[0009] Insbesondere kann die SiC-Faser in dem Keramikmatrix-Verbundstoff eine Konzentration, gemessen am Volumen, von zumindest 20% aufweisen.In particular, the SiC fiber in the ceramic matrix composite may have a concentration, by volume, of at least 20%.
[0010] Bei der Turbinenkomponente einer beliebigen vorstehend erwähnten Art kann das Aussendeckband ein Metall oder ein metallisches Material enthalten.In the turbine component of any kind mentioned above, the outer shroud may contain a metal or a metallic material.
[0011] Bei der Turbinenkomponente einer beliebigen vorstehend erwähnten Art kann das Innendeckband eine Wärmeleitfähigkeit von weniger als 200 W/m K aufweisen.In the turbine component of any kind mentioned above, the inner shroud may have a thermal conductivity of less than 200 W / m K.
[0012] Ferner kann das Innendeckband eine Wärmeleitfähigkeit von mehr als 10 W/m K aufweisen.Furthermore, the inner shroud may have a thermal conductivity of more than 10 W / m K.
[0013] Das Innendeckband weist vorzugsweise eine Wärmeleitfähigkeit von ungefähr 120 W/m K auf.The inner shroud preferably has a thermal conductivity of about 120 W / m K.
[0014] Bei der Turbinenkomponente einer beliebigen vorstehend erwähnten Art verbinden sich während des Betriebs der Turbinenkomponente das Innendeckband und das Aussendeckband vorzugsweise nicht.In the turbine component of any kind mentioned above, the inner shroud and the outer shroud preferably do not join during operation of the turbine component.
[0015] In einer Ausführungsform kann die Turbinenkomponente ferner eine Aufprallplatte aufweisen, die zwischen dem Innendeckband und dem Aussendeckband angeordnet ist.In one embodiment, the turbine component may further include an impact plate disposed between the inner shroud and the outer shroud.
[0016] Die Aufprallplatte kann ein Metall enthalten.The impact plate may contain a metal.
[0017] Bei der Turbinenkomponente einer beliebigen vorstehend erwähnten Art kann das Aussendeckband einen inneren Hohlraum enthalten.In the turbine component of any kind mentioned above, the outer shroud may include an inner cavity.
[0018] Der innere Hohlraum kann unter Druck gesetzt sein.The inner cavity may be pressurized.
[0019] Insbesondere kann der innere Hohlraum auf einen Druck, der gleich oder grösser als der Druck des Heissgaspfads ist, unter Druck gesetzt werden.In particular, the inner cavity may be pressurized to a pressure equal to or greater than the pressure of the hot gas path.
[0020] Die Turbinenkomponente einer beliebigen vorstehend erwähnten Art kann ferner einen Querspalt aufweisen, der sich parallel zu zumindest einem Abschnitt des Innendeckbands zwischen dem ersten Hakenbereich und dem zweiten Hakenbereich erstreckt.The turbine component of any of the aforementioned types may further include a transverse gap extending parallel to at least a portion of the inner shroud between the first hook portion and the second hook portion.
[0021] Zusätzlich oder als eine Alternative kann die Turbinenkomponente ferner ein zusätzliches Innendeckband aufweisen, das an das Innendeckband anliegend angeordnet ist und sich über den ersten Abschnitt des Aussendeckbands und den zweiten Abschnitt des Aussendeckbands erstreckt.Additionally or alternatively, the turbine component may further include an additional inner shroud disposed adjacent the inner shroud and extending over the first portion of the outer shroud and the second portion of the outer shroud.
[0022] Weiter zusätzlich oder in einer weiteren Alternative kann die Turbinenkomponente ferner eine Umgebungs-Sperrbeschichtung aufweisen, die zumindest auf einem Abschnitt des Innendeckbands positioniert ist, um mit dem Heissgaspfad in Kontakt zu stehen.Further additionally or in another alternative, the turbine component may further include an environmental barrier coating positioned at least on a portion of the inner cover tape to contact the hot gas path.
[0023] Die Umgebungs-Sperrbeschichtung kann eine abreibbare Einlaufbeschichtung sein.The environmental barrier coating may be an abradable enema coating.
[0024] Die Turbinenkomponente umfasst ein Aussendeckband und ein Innendeckband mit einem ersten Hakenbereich, der sich über einen ersten Abschnitt des Aussendeckbands erstreckt, und einem zweiten Hakenbereich, der sich über einen zweiten Abschnitt des Aussendeckbands erstreckt. Das Innendeckband kann einen Keramikmatrix-Verbundstoff enthalten, der eine Wärmeleitfähigkeit von weniger als 200 W/m K und mehr als 10 W/m K aufweist.The turbine component comprises an outer shroud and an inner shroud having a first hook portion extending over a first portion of the outer shroud and a second hook portion extending over a second portion of the outer shroud. The inner shroud may include a ceramic matrix composite having a thermal conductivity of less than 200 W / m K and more than 10 W / m K.
[0025] Der erste Hakenbereich und der erste Abschnitt definieren einen ersten Hakenspalt, und der zweite Hakenbereich und der zweite Abschnitt definieren einen zweiten Hakenspalt, wobei der erste Hakenspalt und der zweite Hakenspalt eingerichtet und angeordnet sind, um dem Innendeckband zu ermöglichen, unter thermischer Belastung von dem Aussendeckband auszulenken. Das Innendeckband kann Keramikmatrix-Verbundfasern mit einer Wärmeleitfähigkeit von weniger als 200 W/m K und mehr als 10 W/m K enthalten.The first hook portion and the first portion define a first hook gap, and the second hook portion and the second portion define a second hook gap, wherein the first hook gap and the second hook gap are arranged and arranged to allow the inner cover tape under thermal stress to deflect from the outer shroud. The inner shroud may contain ceramic matrix composite fibers having a thermal conductivity of less than 200 W / m K and more than 10 W / m K.
[0026] Andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierteren Beschreibung im Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen, die beispielhaft die Prinzipien der Erfindung darstellen, offensichtlich.Other features and advantages of the present invention will become apparent from the following more detailed description, taken in conjunction with the accompanying drawings, which illustrate, by way of example, the principles of the invention.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen [0027]Brief description of the drawings [0027]
Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Komponente, die ein Innendeckband und ein Aussendeckband aufweist, gemäss der Offenbarung.FIG. 1 is a perspective view of one embodiment of a component having an inner cover tape and an outer cover tape according to the disclosure. FIG.
[0028] Wo immer möglich, werden in allen Zeichnungen durchgehend gleiche Bezugszeichen verwendet, um gleiche Teile zu kennzeichnen.Wherever possible, the same reference numbers will be used throughout the drawings to identify like parts throughout.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung [0029] Es ist eine Turbinenkomponente bereitgestellt. Im Vergleich zu Konzepten des Stands der Technik sind Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beispielsweise in der Lage, einfacher repariert und ersetzt zu werden, können höheren Temperaturen und Drücken standhalten, können in geringeren Mengen/Gewichten angewendet werden, sind zum Betrieb in der Lage, ohne unerwünschte Kräfte zu generieren, können unter betrieblichen Bedingungen ohne Verwendung komplizierter und/oder teurer Kühlmechanismen eingesetzt werden und/oder sind zur mechanischen Belastung in der Lage, um Leckagen zu reduzieren, wodurch die Betriebswirkungsgrade einer Maschine verbessert werden.Detailed Description of the Invention [0029] A turbine component is provided. For example, in comparison to prior art concepts, embodiments of the present disclosure are capable of being easier to repair and replace, withstand higher temperatures and pressures, can be used in smaller amounts / weights, are capable of operation without undesirable effects Forcing forces can be used under operational conditions without the use of complicated and / or expensive cooling mechanisms, and / or are capable of mechanical loading to reduce leakage, thereby improving the operating efficiency of a machine.
[0030] Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform einer Turbinenkomponente 100, die beispielsweise in einem Energieerzeugungssystem, einer Turbine oder in beiden verwendet werden kann. Die Turbinenkomponente 100 enthält ein Aussendeckband 101 und ein Innendeckband 103, das einen ersten Hakenbereich 105, der sich über einen ersten Abschnitt 109 des Aussendeckbands 101 erstreckt, und einen zweiten Hakenbereich 107 aufweist, der sich über einen zweiten Abschnitt 111 des Aussendeckbands 101 erstreckt. Der erste Hakenbereich 105 und der erste Abschnitt 109 definieren einen ersten Hakenspalt 113, und der zweite Hakenbereich 107 und der zweite Abschnitt 111 definieren einen zweiten Hakenspalt 115. Ein erster radialer Spalt 114 erstreckt sich zwischen dem ersten Hakenbereich 105 gegenüber dem ersten Hakenspalt 113 und dem Aussendeckband 101, und ein zweiter radialer Spalt 116 erstreckt zwischen dem zweiten Hakenbereich 107 gegenüber dem zweiten Hakenspalt 115 und dem Aussendeckband 101. Der erste Hakenspalt 113, der zweite Hakenspalt 115, der erste radiale Spalt 114 und der zweite radiale Spalt 116 sind eingerichtet und angeordnet, um dem Innendeckband 103 zu ermöglichen, unter thermischer Belastung von dem Aussendeckband 101 auszulenken.Fig. 1 shows an embodiment of a turbine component 100 that may be used in, for example, a power generation system, a turbine, or both. The turbine component 100 includes an outer shroud 101 and an inner shroud 103 having a first hook portion 105 extending over a first portion 109 of the outer shroud 101 and a second hook portion 107 extending over a second portion 111 of the outer shroud 101. The first hook portion 105 and the first portion 109 define a first hook gap 113, and the second hook portion 107 and the second portion 111 define a second hook gap 115. A first radial gap 114 extends between the first hook portion 105 opposite the first hook gap 113 and the first hook portion Outer shroud 101, and a second radial gap 116 extends between the second hook portion 107 opposite the second hook gap 115 and the outer shroud 101. The first hook gap 113, the second hook gap 115, the first radial gap 114 and the second radial gap 116 are arranged and arranged to allow the inner shroud 103 to deflect from the outer shroud 101 under thermal stress.
[0031] Der erste Hakenspalt 113, der zweite Hakenspalt 115, der erste radiale Spalt 114 und der zweite radiale Spalt 116 weisen eine beliebige geeignete Geometrie auf, die eine Auslenkung ermöglicht, um eine Beanspruchung während eines Betriebseinsatzes der Turbinenkomponente 100 zu reduzieren oder zu beseitigen. In einer Ausführungsform enthält eine geeignete Geometrie beispielsweise quaderförmige Kanäle, die sich oberhalb des Innendeckbands 103 erstrecken.The first hook gap 113, the second hook gap 115, the first radial gap 114 and the second radial gap 116 have any suitable geometry that allows deflection to reduce or eliminate stress during operation of the turbine component 100 , In one embodiment, a suitable geometry includes, for example, cuboid channels extending above the inner cover tape 103.
Obwohl der Begriff «Haken» verwendet wird und Fig. 1 einen ersten gekrümmten Abschnitt 102, einen ersten ebenen Abschnitt 104 in der Nähe des ersten gekrümmten Abschnitts 102, einen zweiten gekrümmten Abschnitt 106 in der Nähe des ersten ebenen Abschnitts 104 und einen zweiten ebenen Abschnitt 108 in der Nähe des zweiten gekrümmten Abschnitts 106 zeigt, wobei sich der zweite ebene Abschnitt 108 im Wesentlichen parallel zu dem Innendeckband und einem Heissgaspfad 119 erstreckt, ist eine abgewinkelte, bogenförmige, gekringelte, kurvenförmige oder eine andere Anordnung, die sich in zumindest drei gesonderten Ebenen erstreckt, unter dem Begriff «Haken» zu verstehen. Andere geeignete Geometrien umfassen ein rechteckiges Prisma, einen Schlitz, einen Abschnitt eines Zylinders (wie z.B. einen Halbzylinder), einen Bogen mit einer ebenen oder im Wesentlichen ebenen Begrenzung, die die Enden des Bogens verbindet, oder eine beliebige andere Geometrie, die eine Auslenkung ermöglicht, sind jedoch nicht auf diese beschränkt.Although the term "hook" is used, and FIG. 1 shows a first curved portion 102, a first planar portion 104 near the first curved portion 102, a second curved portion 106 near the first planar portion 104, and a second planar portion 108 in the vicinity of the second curved portion 106, with the second planar portion 108 extending substantially parallel to the inner shroud and a hot gas path 119, is an angled, arcuate, curled, curved, or other arrangement that is separated into at least three separate ones Levels extends to understand by the term "hooks". Other suitable geometries include a rectangular prism, a slot, a portion of a cylinder (such as a half-cylinder), an arc having a planar or substantially planar boundary that connects the ends of the arc, or any other geometry that allows for deflection but are not limited to these.
[0032] Der erste Hakenbereich 105, der erste radiale Spalt 114 und der erste Abschnitt 109 befinden sich in der Nähe einer Vorderkante 127, verglichen mit einer Hinterkante 129. Der zweite Hakenbereich 107, der zweite radiale Spalt 116 und der zweite Abschnitt 111 befinden sich in der Nähe der Hinterkante 129, im Vergleich mit der Vorderkante 127. Der erste Hakenbereich 105 und der zweite Hakenbereich 107 sichern das Innendeckband 103 anpassbar an dem Aussendeckband 101. In einer Ausführungsform können das Innendeckband 103 und das Aussendeckband 101 ohne Verschraubung aneinander gesichert werden, gestützt auf den ersten Hakenbereich 105, der sich über den ersten Abschnitt 109 des Aussendeckbands 101 erstreckt, und auf den zweiten Hakenbereich 107, der sich über den zweiten Abschnitt 111 des Aussendeckbands 101 erstreckt. Es können beliebige andere geeignete Mechanismen dazu verwendet werden, das Aussendeckband 101 und das Innendeckband 103 sowie zusätzliche Innendeckbänder in Ausführungsformen mit mehreren Innendeckbändern 103 weiter zu sichern.The first hook portion 105, the first radial gap 114 and the first portion 109 are located near a leading edge 127 as compared to a trailing edge 129. The second hook portion 107, the second radial gap 116 and the second portion 111 are located near the trailing edge 129, as compared to the leading edge 127. The first hook portion 105 and the second hook portion 107 adjustably secure the inner shroud 103 to the outer shroud 101. In one embodiment, the inner shroud 103 and the outer shroud 101 may be secured together without screwing, based on the first hook portion 105 extending over the first portion 109 of the outer cover tape 101, and on the second hook portion 107 extending over the second portion 111 of the outer cover tape 101. Any other suitable mechanisms may be used to further secure the outer shroud 101 and the inner shroud 103 as well as additional inner shrouds in embodiments having multiple inner shrouds 103.
[0033] In einer Ausführungsform ermöglicht die Anordnung des Aussendeckbands 101 und des Innendeckbands 103 in Verbindung mit den ausgewählten Materialien ein wahlweises Entfernen, Reparieren und/oder Ersetzen des Innendeckbands 103 von dem Aussendeckband 101. In einer Ausführungsform verbinden sich beispielsweise das Innendeckband 103 und das Aussendeckband 101 unter geeigneten Betriebsbedingungen der Turbinenkomponente 100 nicht miteinander. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff «verbinden» auf ein örtliches Nachgeben oder eine örtliche Deformation des Aussendeckbands 101, z.B. oberhalb des zweiten ebenen Abschnitts 108. Geeignete Betriebsbedingungen umfassen, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, Temperaturen von ungefähr 1200 °F bis oberhalb von 3200 °F (ungefähr 650 °C bis ungefähr 1760 °C).In one embodiment, the arrangement of the outer cover tape 101 and the inner cover tape 103 in conjunction with the selected materials allows for optional removal, repair and / or replacement of the inner cover tape 103 from the outer cover tape 101. For example, in one embodiment, the inner cover tape 103 and the Outer shroud 101 under suitable operating conditions of the turbine component 100 not together. As used herein, the term "connect" refers to a local yield or local deformation of the outer cover tape 101, e.g. above the second planar section 108. Suitable operating conditions include, but are not limited to, temperatures from about 1200 ° F to above 3200 ° F (about 650 ° C to about 1760 ° C).
[0034] Das Innendeckband 103 und das Aussendeckband 101 enthalten beliebige geeignete Materialien, die in der Lage sind, unter den Betriebsbedingungen des Energieerzeugungssystems, der Turbine oder eines beliebigen sonstigen Systems, das die Turbinenkomponente 100 verwendet, eingesetzt zu werden. In einer Ausführungsform enthält das Aussendeckband 101 ein Metall oder ein metallisches Material wie z.B. eine Nickel-basierte Legierung oder korrosionsbeständigen Stahl. In einer Ausführungsform enthält das Innendeckband 103 einen Keramikmatrix-Verbundstoff. Wie hierin verwendet, umfasst der Begriff «Keramikmatrix-Verbundstoff» kohlenstofffaserverstärkten Kohlenstoff (C/C), kohlenstofffa-serverstärktes Siliziumkarbid (C/SiC), siliziumcarbidfaserverstärktes Siliziumkarbid (SiC/SiC) und siliziumcarbidfaserver-stärkten Oxidmatrix-Verbundwerkstoff, ist aber nicht darauf beschränkt. In einer Ausführungsform weist der Keramikmatrix-Verbundstoff eine erhöhte Dehnbarkeit, Bruchzähigkeit, Thermoschockbeständigkeit, dynamische Belastbarkeit und verbesserte anisotrope Eigenschaften verglichen mit einer monolithischen keramischen Struktur auf. Ein geeigneter Keramikmatrix-Verbundstoff enthält z.B. eine SiC-Faser und eine SiC-Matrix, mit der SiC-Faser bei einer Konzentration, gemessen am Volumen, in dem Keramikmatrix-Verbundstoff von z.B. zumindest ungefähr 20%, zumindest ungefähr 23%, zumindest ungefähr 28%, zumindest ungefähr 30%, zwischen ungefähr 23% und ungefähr 32%, oder jede beliebige geeignete Kombination, Unterkombination, einen Bereich oder Unterbereich davon.The inner shroud 103 and the outer shroud 101 include any suitable materials capable of being used under the operating conditions of the power generation system, the turbine, or any other system that uses the turbine component 100. In one embodiment, the outer shroud 101 includes a metal or metallic material, such as a metal. a nickel-based alloy or corrosion-resistant steel. In one embodiment, the inner shroud 103 includes a ceramic matrix composite. As used herein, the term "ceramic matrix composite" includes, but is not limited to, carbon fiber reinforced carbon (C / C), carbon fiber reinforced silicon carbide (C / SiC), silicon carbide fiber reinforced silicon carbide (SiC / SiC), and silicon carbide fiber reinforced oxide matrix composite , In one embodiment, the ceramic matrix composite has increased extensibility, fracture toughness, thermal shock resistance, dynamic resilience and improved anisotropic properties as compared to a monolithic ceramic structure. A suitable ceramic matrix composite contains e.g. a SiC fiber and a SiC matrix, with the SiC fiber at a concentration, by volume, in the ceramic matrix composite of e.g. at least about 20%, at least about 23%, at least about 28%, at least about 30%, between about 23% and about 32%, or any suitable combination, subcombination, range or subrange thereof.
[0035] Die Materialien für das Innendeckband 103 werden ausgewählt, um einen ausgewählten Wärmeleitfähigkeitsbereich für die Turbinenkomponente 100 zu schaffen. In einer Ausführungsform beträgt die Wärmeleitfähigkeit des Innendeckbands 103 und/oder des Materials für das Innendeckband 103 weniger als 200 W/m K, weniger als 150 W/m K, weniger als 140 W/m K, weniger als 130 W/m K oder eine beliebige Kombination, Unterkombination, einen Bereich oder Unterbereich davon. Zusätzlich oder alternativ beträgt die Wärmeleitfähigkeit des Innendeckbands 103 und/oder des Materials für das Innendeckband 103 in einer Ausführungsform mehr als 10 W/m K, weniger als 50 W/m K, mehr als 100 W/m K, weniger als 110 W/m K oder eine beliebige Kombination, Unterkombination, einen Bereich oder Unterbereich davon. In einer Ausführungsform beträgt die Wärmeleitfähigkeit 120 W/m K.The materials for the inner shroud 103 are selected to provide a selected range of thermal conductivity for the turbine component 100. In one embodiment, the thermal conductivity of the inner cover tape 103 and / or the material for the inner cover tape 103 is less than 200 W / m K, less than 150 W / m K, less than 140 W / m K, less than 130 W / m K or any combination, subcombination, range or subarea thereof. Additionally or alternatively, the thermal conductivity of the inner cover tape 103 and / or the material for the inner cover tape 103 in one embodiment is more than 10 W / m K, less than 50 W / m K, more than 100 W / m K, less than 110 W / m K or any combination, subcombination, range or subrange thereof. In one embodiment, the thermal conductivity is 120 W / m K.
[0036] Das Innendeckband 103 und/oder das Aussenband 101 enthält/enthalten beliebige andere geeignete Merkmale, die eine Auslenkung unter thermischer Belastung nicht negativ beeinflussen. In einer Ausführungsform enthält das Aussenband 101 beispielsweise einen inneren Hohlraum 117, der eine Strömung eines Fluids (z.B. von Luft oder Druckluft) ermöglicht. Der innere Hohlraum 117 kann z.B. mittels Keildichtungen an Umfangsflächen der Turbinenkomponente 100 sowie mittels nachgiebiger Dichtungen an der Vorderkante 127 und/oder der Hinterkante 129 abgedichtet werden. In einer Ausführungsform ist der innere Hohlraum 117 mit Druck beaufschlagt, z.B. bis zu mehr als dem Betriebsdruck und/oder dem Druck des Heissgaspfads 119, der entlang des entfernten Abschnitts des Innendeckbands 103 relativ zu dem Aussendeckband 101 verläuft. In einer Ausführungsform erstreckt sich ein Querspalt 121 parallel, im Wesentlichen parallel oder tangential zwischen dem Innendeckband 103 und dem Aussendeckband 101 von dem ersten Hakenbereich 105 aus zu dem zweiten Hakenbereich 107, und er ermöglicht es, dass die Wärme von dem Innendeckband 103 auf das Aussendeckband 101 übertragen wird. In einer weiteren Ausführungsform ist eine Aufprallplatte 123 zwischen dem Innendeck band 103 und dem Aussendeckband 101 angebracht. Die Aufprallplatte 123 enthält ein Material, das mit demjenigen des Innendeckbands 103 identisch, ähnlich oder von diesem verschieden ist, und erzielt eine Kühlung durch Wärmeübertragung zu dem inneren Hohlraum 117.The inner shroud 103 and / or the outer belt 101 contains / include any other suitable features that do not adversely affect a deflection under thermal stress. For example, in one embodiment, outer band 101 includes an internal cavity 117 that allows flow of fluid (e.g., air or compressed air). The inner cavity 117 may be e.g. be sealed by means of wedge gaskets on peripheral surfaces of the turbine component 100 and by means of compliant seals on the leading edge 127 and / or the trailing edge 129. In one embodiment, the internal cavity 117 is pressurized, e.g. up to more than the operating pressure and / or the pressure of the hot gas path 119, which extends along the removed portion of the inner cover tape 103 relative to the outer shroud 101. In one embodiment, a cross gap 121 extends parallel, substantially parallel or tangentially between the inner shroud 103 and the outer shroud 101 from the first hook region 105 to the second hook region 107, and allows the heat from the inner shroud 103 to the outer shroud 101 is transmitted. In another embodiment, an impact plate 123 between the inner cover tape 103 and the outer cover tape 101 is attached. The impact plate 123 includes a material identical to, similar to, or different from the inner cover tape 103, and achieves cooling by heat transfer to the inner cavity 117.
[0037] Das Innendeckband 103 enthält beliebige geeignete Merkmale, um auf Betriebsparameter wie z.B. Temperatur oder Druck zu reagieren, die davon herrühren, dass es positioniert ist, um mit den heissen Gasen innerhalb des Heissgaspfads 119 in Kontakt zu stehen. In einer Ausführungsform enthält das Innendeckband 103 beispielsweise eine Umgebungs-Sperrbeschichtung 125, die an einem Teil oder an allen Oberflächen des Innendeckbands 103 angeordnet ist, die positioniert sind, um mit den heissen Gasen in dem Heissgaspfad 119 in Kontakt zu stehen. Die Umgebungs-Sperrbeschichtung 125 ist eine beliebige geeignete Beschichtung, die für einen Betrieb in dem Heissgaspfad 119 fähig ist. Um die Schaufelspitzen im Abstand anzupassen, ist in einer Ausführungsform eine (nicht gezeigte) abreibbare Einlaufbeschichtung an dem Innendeckband 103 innerhalb des Heissgaspfads 119 enthalten. Geeignete Materialien für die Umge-bungs-Sperrbeschichtung 125 und die abreibbare Einlaufbeschichtung umfassen, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, Barium-Strontium-Aluminiumsilikate, Mullit, Yttrium-stabilisiertes Zirkonium, Yttrium-Mono- und -Disilikate, Ytterbium-Mo-no-und -Disilikate und deren Kombinationen.The inner cover tape 103 includes any suitable features to suit operating parameters such as e.g. Temperature or pressure resulting from being positioned to be in contact with the hot gases within the hot gas path 119. For example, in one embodiment, the inner shroud 103 includes an environmental barrier coating 125 disposed on a portion or on all surfaces of the inner shroud 103 that are positioned to contact the hot gases in the hot gas path 119. The environmental barrier coating 125 is any suitable coating capable of operating in the hot gas path 119. In order to adjust the blade tips at a distance, in one embodiment, an abradable run-in coating (not shown) is included on the inner shroud 103 within the hot gas path 119. Suitable materials for the environmental barrier coating 125 and abradable drainage coating include, but are not limited to, barium strontium aluminum silicates, mullite, yttrium stabilized zirconium, yttrium mono- and di-silicates, ytterbium mono- and disilicates and their combinations.
[0038] Obwohl die Erfindung mit Bezug auf eine oder mehrere beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurde, wird der Fachmann verstehen, dass verschiedene Änderungen durchgeführt werden können und Elemente derselben durch Äquivalente ersetzt werden können, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen. Zudem können viele Modifikationen durchgeführt werden, um eine spezielle Situation oder ein spezielles Material an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne den wesentlichen Umfang derselben zu verlassen. Es ist daher beabsichtigt, dass die Erfindung nicht auf die spezielle Art zur Umsetzung der Erfindung offenbarte Ausführungsform beschränkt ist, sondern dass die Erfindung alle Ausführungsformen enthalten soll, die in den Umfang der beigefügten Ansprüche fallen.Although the invention has been described with reference to one or more exemplary embodiments, it will be understood by those skilled in the art that various changes may be made and equivalents may be substituted for elements thereof without departing from the scope of the invention. In addition, many modifications may be made to adapt a particular situation or material to the teachings of the invention without departing from the essential scope thereof. It is therefore intended that the invention not be limited to the specific embodiment disclosed for practicing the invention, but that the invention should include all embodiments falling within the scope of the appended claims.
[0039] Es ist eine Turbinenkomponente offenbart. Die Turbinenkomponente enthält ein Aussendeckband und ein Innendeckband, das einen ersten Hakenbereich, der sich über einen ersten Abschnitt des Aussendeckbands erstreckt, und einen zweiten Hakenbereich aufweist, der sich über einen zweiten Abschnitt des Aussendeckbands erstreckt. Ein erster Hakenspalt, ein zweiter Hakenspalt, ein erster radialer Spalt und ein zweiter radialer Spalt sind eingerichtet und angeordnet, um dem Innendeckband zu ermöglichen, unter thermischer Belastung von dem Aussendeckband auszulenken. Zusätzlich oder alternativ enthält das Innendeckband Keramikmatrix-Verbundfasern mit einer Wärmeleitfähigkeit von weniger als 200 W/m K und mehr als 10 W/m K.A turbine component is disclosed. The turbine component includes an outer shroud and an inner shroud having a first hook portion extending over a first portion of the outer shroud and a second hook portion extending over a second portion of the outer shroud. A first hook gap, a second hook gap, a first radial gap and a second radial gap are arranged and arranged to allow the inner shroud to deflect from the outer shroud under thermal stress. Additionally or alternatively, the inner shroud contains ceramic matrix composite fibers having a thermal conductivity of less than 200 W / m K and more than 10 W / m K.
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